Ограничение пучков лучей в оптических системах

ОГРАНИЧЕНИЕ ПУЧКОВ ЛУЧЕЙ В ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ [c.92]

Диафрагмами в оптических приборах называются детали и устройства, предназначенные для ограничения пучков лучей в оптических схемах. Так как оптические системы центрированные, то диафрагмы, ограничивающие пучки лучей, имеют, как правило, отверстия круглой (или весьма близкой к ней) формы. [c.375]

Ограничение пучков в оптических системах производится либо с помощью оправ линз, либо с помощью установленных в ход лучей непрозрачных экранов с отверстиями. Все преграды, так или иначе ограничивающие направленные пучки света в оптических системах, называют действующими диафрагмами ). [c.12]

Рассмотрим, что будет происходить при перемещении люка входа в направлении к предметной плоскости. Из рис. 3 должно быть ясно, что при приближении люка входа к зрачку входа Р РР поле зрения А. В будет увеличиваться, как, впрочем, будет увеличиваться и незатененная его часть А В . Когда люк входа совпадет с зрачком входа, поле зрения расширится до бесконечности. Практического значения это, впрочем, пе имеет, так как в реальных оптических системах явления аберрации не позволяют пользоваться пучками лучей, которые входят в оптическую систему под очень большим наклоном к ее оптической оси. При дальнейшем приближении люка к предметной плоскости поле зрения будет вновь уменьшаться, как это видно из рис. 4. Наконец, когда люк входа совпадет с предметной плоскостью, поле зрения окажется резко ограниченным и явление виньетирования поля зрения исчезнет. Последний случай имеет большое практическое значение, так как им широко пользуются при конструировании оптических приборов, стремясь вышеуказанным способом получить [c.18]

Наиболее простым случаем ограничения пучков будет тот, когда перед какой-либо оптической системой расположены в одном и том же пространстве две диафрагмы, ограничивающие входящие в систему пучки лучей. [c.43]

О. п. состоят, как обычно, из системы сред, ограниченных преломляющими и отражающими плоскими и сферическими поверхностями. Реже встречаются более сложные поверхности (напр, параболоид вращения, цилиндр вращения и т. д.). В практике наиболее часты системы, центры сферич. поверхностей к-рых или лежат на одной прямой линии, называемой осью системы, или м. б. рассматриваемы как лежащие на одной прямой. Они называются оптическими центрированными системами. Мы рассмотрим их свойства, изучение которых составляет предмет геометрич. оптики (см. Свет) и которые являются основаниями теории оптич. инструментов. Пространство, в котором находятся лучи, попадающие в оптич. систему, называют п р о с т р а н с т.в о м предмета, а пространство, где расположены лучи по выходе из системы,—п р о-странством изображения. Оба пространства мыслятся неограниченными. Лучи, выходящие из какой-нибудь точки освещенного предмета, по прохождении через систему вообще располагаются т. обр., что точки их взаимного пересечения обыкновенно группируются в небольшом пространстве, образуя т. наз. изображение точ-ки оно называется действительным, когда пересекаются лучи, или мнимым, когда пересекаются их, продолжения. Исключение представляет случай, когда лучи в пространстве изображения близки к параллельности. В этом случае мы говорим, что изображение лежит на бесконечности. Поверхность, к-рой касаются все лучи, образующие изображение точки, носит название каустической, или каустики. В случае идеального изображения точки все лучи собираются в одну точку (получается т. н. гомоцентрический пучок луче й). [c.71]

В заключение данного параграфа заметим, что наиболее правильной и перспективной является глобальная полихроматическая аппроксимация, когда аппроксимируется функция волновой аберрации по всем четырем координатам х, и, 1, V в соответствии с формулой (2.80). При этом учитывается взаимная зависимость аберраций различных пучков и длин волн. В результате можно получить полную модель аберраций оптической системы, используя довольно ограниченное количество лучей. К сожалению, существенным недостатком такой аппроксимации, препятствующим ее распространению, является большая размерность конструкционной матрицы, что приводит к большому объему требуемой памяти ЭВМ и большому количеству вычислений. [c.132]

Фиг. 142-24. Влияние апертурной диафрагмы, зрачков и люков на ход лучей в оптической системе. Выходной люк является изображением входного люка. Выходной зрачок является изображением входного зрачка (в данном случае они совпадают и представляют собой оправу объектива). Входной зрачок и входной люк ограничивают пучок лучен со стороны простраиства предметов, а выходной зрачок и выходной люк ограничивают пучок лучей со стороны пространства изображений. Пучок лучей, ограниченный выходным зрачком и выходным люком, называется световой трубкой или световым пучком (на чертеже заштрихован справа вниз налево). Лучи, идущие из центра входного люка к краям входного зрачка, называются апертурными лучами, а угол между ними — апертурным углом (заштриховано на чертеже слева вниз направо) Ь — расстояние до предмета Ь — расстояние до изображения.

Ограничение пучков в оптических системах, вообще говоря, различно для лучей, идущих от разных точек предмета. Рассмотрим сначала ограничение пучков от осевых точек предмета. Диафрагма, которая ограничивает пучок действующих лучей, исходящих из точки объекта, расположенной на оеи системы, носит название агьертурной диафрагмы. Как уже указывалось, ее роль может выполнять оправа какой-либо линзы или специальная диафрагма [c.320]

Ограничение пучков в оптических системах в общем случае осуществляется по-разному для лучей, исходящих из разиых точек. предмета. Диафрагма, которая ограничивает пучок лучей, формирующий изображение расположенной на оси системы точки предмета, называется апертурной или действующей. Ее роль может выполнять оправа какой-либо линзы или специальная диафрагма, расположенная либо между линзами, либо перед системой или после нее. Изображение апертурной диафрагмы (действительное или мнимое), создаваемое находящейся перед ней частью оптической системы, называется входным зрачком, а изображение, создаваемое расположенными за диафрагмой оптическими элементами, — выходным зрачком (рис. 7.17). Входным зрачком определяется апертура — угол раскрытия пучка лучей, идущего из точки предмета Р через систему. [c.348]

Оптической системой была названа совокупность оптических деталей, предназначенная для определенного формирования пучков световых лучей, заключенных в ограниченном телесном угле. Эти детали, которые используются в оптических системах, ограничиваются плоскими, сферическими и несфериче-ск,ими поверхностями (цилиндрическими, осесимметричными поверхностями второго и высшего порядков и т. п.). [c.16]

Теория идеальной оптической системы (система называется идеальной, если в пей сохраняется гомоцентричиость пучков и изображение геометрически гюдобгю предмету) еще в 1841 г. была разработана Гауссам. Согласно Гауссу, никакое ограничение па расстояния между поверхностями не накладывается, а построение производится параксиальными лучами. Эта теория в дальнейшем была усовершенствована т )удами многих ученых. [c.183]

До сих пор мы пренебрегали нерезонансными потерями энергии в активной среде. В реальных условиях они всегда существуют. Во-первых, размеры пучка всегда ограничены, а следовательно, пучок расширяется в поперечном направлении (относительно направления распространения) из-за дифракции и выходит (теряется) за пределы системы, ограниченной размерами активной среды Угло-вое расширение пучка с поперечным размером 2ш составляет 0d X/2w. На длине L радиус пучка увеличится на 0dL. Все лучи, попавшие в кольцо с этой толщиной и диаметром 2ш, будут уходить (теряться) из активной среды, поперечные размеры которой также 2ш. Относительная величина этих потерь составит X/w и будет максимальна в ИК-диапазоне спектра. При характерных для лазерной техники ш 1 см и Л = 1...10 мкм эти потери составят (0,1...1) 10 см т. е. на длине 1 м из-за дифракции будет теряться 1...10% излучения. Во-вторых, как правило, в усилителях присутствуют оптические элементы (окна, зеркала), на которых также теряется часть падающего на них излучения со I. Эти потери зависят от материалов, качества их обработки и обычно составляют >0,1...1% на каждом оптическом элементе. Наконец, реальная активная среда не является идеально однородной и поэтому пучок света может претерпевать на них рассеяние (рефракцию), также приводящее в конечном счете к потерям. Не вдаваясь в конкретный механизм потерь, будем характеризовать их в дальнейшем общим коэффициентом нерезонансных потерь Ро[см" ] (потери, пересчитанные на единицу длины). [c.36]

Черев оптическую систему пройдут лишь те из них, которые лежат внутри некоторого телесного угла, называемого в оптике апертурным углом 2и со стороны предмета. Ограничение пучка происходит на оправах линз или зеркал, или благодаря наличию диафрагм. Та диафрагма(или оправа оптической поверхности), которая ограничивает пучок, называется апертурной (или действующей) диафрагмой. Ев изображение в пространстве предметов, даваемое предшествующей частью оптической системы в обратном ходе лучей, называется входным зрачком системы. Изображение апертурной диафрагмы в пространстве изображений, даваемое второй частью системы, следующей за апертурной диафрагмой, называется выходным зрачком системы. Входной зрачок системы, апертурная диафрагма и выходной зрачок лежат в сопряженных плоскостях. Угол 2м между лучами, проведенными из центра изображения О к концам диаметра выходного зрачка (ii ii, называется апертурным углом со стороны изображения. Лучи, проходящие черев край входного зрачка, называются краевыми (или маргинальными Лучи, промежуточные между параксиальными и маргинальными, пересекают плоскость входного врачка па расстоянии г от оптической оси. Величина г называется зоной. В меридиональной плоскости зоной является координата у (см. рис. 1.1). [c.14]

В схеме прибора предусмотрен ряд устройств для юстировки. Так, правильная установка образца, обеспечивающая выход и попадание зеркально отраженного пучка на приемник 10, достигается с помощью системы зеркал 11 и приемника 1, а установка приемника 8 в точку, где собираются отраженные от зеркала 7 лучи, осуществляется визуально с помощью оптического устройства 4, снабженного волоконной оптикой. В ряду приборов отметим установку [42], где реализован относительный метод измерения TIS, и измерение а проводится сравнением с эталонным образцом, среднеквадратичная шероховатость поверхности которого измерена с максимальной точностью. Установка для измерения TIS с фотометрическим шаром фирмы Балзерс схематично изображена на рис. 6.6, где излучение от Не—Ne-лазера 1, проходя прерыватель 2, ослабитель 3 и апертуру 4, падает на поверхность исследуемого образца 5. Зеркально отраженный поток выводится из фотометрического шара через отверстие 9. Интегральное значение рассеянного потока с детектора 8 поступает на синхронный усилитель 6, куда одновременно поступает опорный сигнал падающей интенсивности. Сигнал с синхронного усилителя пропорционален отношению /о//д, входящему в формулу (6.11). Измеренное значение а индицируется на цифровом вольтметре 7. Значения а порядка 0,5 нм были измерены с помощью описанной установки фирмы Балзерс в работе [37]. Как было показано в работе [30 ], метод позволяет проводить измерения а и не дает возможности определения параметров поверхности в плоскости (X, У). Это ограничение метода TIS было преодолено в приборе, в котором была обеспечена возможность измерения углового [c.237]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...