Свойства идеальной оптической системы

СВОЙСТВА ИДЕАЛЬНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ [c.101]

Главные плоскости и фокусы идеальной оптической системы. В идеальной оптической системе свойство параксиальной области распространено на всю систему. Пучок параллельных лучей после преломления в оптической системе из К [c.320]

Выше мы все время стремились показать, что полевые и апертурные диафрагмы в идеальной оптической системе обладают одними и теми же свойствами. Поэтому в приборе, где их действие согласовано полностью, по мере практической необходимости они могут обмениваться ролями. Например, в ряде спектральных приборов входная щель прибора в одних случаях выполняет роль полевой диафрагмы (спектрограф, спектроскоп), а в других случаях роль апертурной (монохроматор спектрометра). Однако в некоторых оптических приборах производить такую замену роли диафрагм нельзя. Проистекает это по двум причинам. Одна из них конструктивного характера — роль диафрагм определена раз и навсегда (зрительные трубы микроскопа). Другая причина расчетного характера. Дело в том, что расчет оптических систем, например микроскопов, производится на устранение аберраций для различных компонентов системы по различному, сообразуясь с заданным положением предмета. Так, Например, для реальной системы с фиксированным положением предметной плоскости и зрачка входа [c.16]

Во всех случаях функция 11(1 — х) определяет фильтрующие свойства оптической системы. Идеальная оптическая система преобразует падающий на нее фронт волны в сферическую поверхность с радиусом кривизны 7 . В этом случае функция V имеет [c.73]

Понятие об идеальной оптической системе и ее свойства. Линейное увеличение [c.27]

Алгоритм расчета аберраций оптической системы представим теперь в следующем виде. Аберрации первого элемента системы (на него падает идеальная сферическая волна), выраженные в координатах им формируемого изображения, пересчитывают с поверхности первого элемента на поверхность второго и выражают через координаты изображения, формируемого вторым элементом. После этого их суммируют с аберрациями второго элемента, выраженными в тех же координатах. Суммарные аберрации пересчитывают на поверхность третьего элемента, выражают через координаты им формируемого изображения, суммируют с аберрациями третьего элемента и т. д. вплоть до последнего элемента системы. Подобный алгоритм наиболее адекватно отражает суть аберрационного расчета, но применять его можно в основном при использовании ЭВМ, аналитически же только в простейших случаях. На практике обычно стараются упростить по мере возможности аберрационный расчет, используя свойства симметрии системы, если они есть (см. п. 4.2), или известные выражения для аберраций ее составных частей (не элементов ), или известные общие соотношения для аберраций оптических систем в третьем или другом порядке малости. [c.52]

Можно показать, что спектральные распределения энергии pv, а следовательно, и /у являются универсальными функциями, которые не зависят ни от материала стенок, ни от формы полости, а определяются лишь частотой v и температурой полости Т. Это свойство величины pv можно доказать с помощью простого термодинамического рассуждения. Предположим, что имеются две полости произвольной формы, стенки которых поддерживаются при одной и той же температуре Т. Чтобы быть уверенными в том, что температура сохраняется постоянной, можно представить себе, что стенки обеих полостей находятся в тепловом контакте с двумя термостатами при температуре Т. Предположим, что для данной частоты v спектральная плотность энергии р в первой полости больше, чем соответствующая величина р" во второй полости. Соединим теперь оптически обе полости, сделав в каждой из них отверстие и спроецировав при помощи подходящей оптической системы одно отверстие на другое. Кроме того, установим в оптической системе идеальный фильтр, который пропускает излучение лишь в небольшом частотном интервале вблизи частоты v. Если р > р", то / > /" и возникает поток электромагнитной энергии из первой полости во вторую. Однако этот поток энергии противоречит второму закону термодинамики, поскольку обе полости находятся при [c.26]

При описании действия оптических инструментов предполагается, что из общего курса физики уже известны свойства как идеальной, так и реальной оптической системы, работающей в параксиальной области. Известны для этой области основные аналитические соотношения, с помощью которых возможно однозначно определить положение и величину оптического изображения предмета и изображений всех диафрагм, принадлежащих системе, иначе говоря, провести расчет хода параксиальных лучей через оптическую систему. [c.9]

Оптическая система называется дифракционно ограниченной, если она преобразует расходящуюся сферическую волну, исходящую из любого точечного источника, в новую идеальную сферическую волну, которая сходится в точке, лежащей в плоскости изображения. Таким образом, конечное свойство дифракционно ограниченной системы линз заключается в том, что она преобразует расходящуюся сферическую волну, падающую на входной зрачок, в сходящуюся сферическую волну, выходящую через выходной зрачок. Для любой реальной оптической системы это свойство выполняется в лучшем случае только для конечной области в плоскости предмета. Если рассматриваемый предмет не выходит за пределы этой области, систему можно отнести к дифракционно ограниченной. Если в действительности фронт волны от точечного источника после выходного зрачка значительно отличается от идеальной сферической формы, то говорят, что оптическая система имеет аберрации. [c.154]

Какие качественно новые свойства придают компьютеры оптическим системам Главных свойств два. Во-первых, это способность к адаптации и гибкость в перенастройке. Благодаря тому, что компьютер способен перестраивать структуру обработки сигнала без перестройки своей физической структуры, он является идеальным средством адаптивной обработки оптических сигналов и быстрой перестройки ее на решение разных задач. Здесь речь идет прежде всего об информационной адаптации. Заметим попутно, что эта способность ЭВМ к адаптации и перестройке нашла так же применение в активной и адаптивной оптике для управления световыми пучками как переносчиками энергии. [c.178]

В дальнейшем под автоматическим расчетом оптической системы будем понимать определение машиной без непосредственного участия человека значений конструктивных параметров, при которых система обладает заданными свойствами. Степень автоматизации определяется той информацией, которая задается машине перед началом расчета. В идеальном случае машине должно задаваться только техническое задание. В настоящее время уровень разработки методов автоматического расчета весьма далек от идеального случая. Поэтому в современном понимании достаточно хорошим методом автоматического расчета можно считать такой метод, который обеспечивает получение хотя бы одного решения в тех случаях, когда решения существуют, или показывает, что выбранный тип системы поставленную задачу не решает. Очевидно, что методы, основанные на решении систем уравнений, связывающих конструктивные параметры системы с коэффициентами аберраций, обеспечивают более высокую степень автоматизации, чем итерационные методы, поскольку при использовании последних помимо типа оптической системы необходимо иметь некоторые исходные значения конструктивных параметров. [c.380]

Для волоконных световодов решение (5.2.15) означает, что импульс в форме гиперболического секанса с длительностью Tq и пиковой мощностью Рд выбраны такими, что в уравнении (5.2.3) N = 1 будет распространяться в идеальном световоде (без потерь) без искажения своей формы на произвольно большие расстояния. Именно это свойство фундаментальных солитонов делает их привлекательными для передачи информации в системах оптической связи [35]. Значение пиковой мощности фундаментального солитона Pi определяется из формулы (5.2.3) при подстановке N = I [c.114]

Следует особо отметить, что лазерная система ЗГ-УМ является идеальным устройством не только для определения усилительных свойств отдельного АЭ, но и для исследования оптических свойств его газовой среды, оценки температуры газа и состояния среды до возникновения и после исчезновения инверсии. [c.283]

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]

Мы закончим эту книгу кратким обсуждением эффектов нарушения симметрии — проблемы, интерес к которой постоянно растет. До сих пор мы изучали максимальную симметрию кристалла, т. е. кристаллическую пространственно-временную группу 3, содержащую в качестве подгруппы пространственную группу , и следствия этой симметрии для динамики решетки и связанных с ней оптических свойств. Нарушение симметрии может происходить разными способами. Например, п кристалл могут быть введены примеси или другие дефекты различной степени сложности, к кристаллу могут быть приложены внешние обобщенные напряжения. Полная система обладает теперь более низкой симметрией. В благоприятных случаях симметрия такой системы остается достаточно высокой, чтобы анализировать интересные эффекты, обусловленные симметрией. Группой симметрии составной или примесной системы является некоторая нетривиальная подгруппа или группы или . Принципиальная схема анализа в таких случаях заключается в установлении соотношений между свойствами, которые ранее классифицировались по группе или идеального кристалла, и теми же свойствами, но классифицируемыми теперь по группе или . [c.223]

Из теории Ми следует, что ансамбль частиц, состоящих из идеальных сфер, при рассеянии строго назад должен сохранять состояние поляризации, присущее пучку возбуждающего излучения. Например, если лазерное излучение линейно поляризованно в какой-то плоскости, то и однократно рассеянное в направлении 180° поляризованно в этой же плоскости. Возможное изменение состояния поляризации за счет конечного значения угловых апертур приемника и передатчика в системах лазерной локации, как правило, пренебрежимо мало из-за малости апертур. Поэтому наблюдающаяся в экспериментах деполяризация однократно рассеянного излучения обусловлена отклонением формы частиц от сферической. Если оптические свойства аэрозоля вдоль трассы зондирования остаются неизменными, то такой же должна оставаться деполяризация однократно рассеянного излучения, поскольку в этом случае отношение второй компоненты вектора Стокса к первой зависит лишь от отношения соответствующих компонент матрицы рассеяния и не зависит от оптической толщи. [c.96]

В 50—70-х годах XIX в. в самостоятельную дисциплину, тесно связанную с инструментоведением, оформляется теория оптических инструментов, с помощью которой на основе достижений в расчетах оптических систем, разработке теории аберраций и технологии оптического стекла стали успешно решать задачу установления оптимальных условий для получения правильного изображения наблюдаемого объекта, подобного ему по геометрическому виду и по распределению яркости. Именно в этот период немецкий ученый К. Ф. Гаусс, отказавшись от понятия идеальной оптической системы, разработал методику расчета оптических систем с учетом толщины оптических деталей, положенную в основу современных оптических расчетов. Именно в этот период были разработаны и внедрены в производство прогрессивные методы варки оптического стекла с заданными свойствами. В значительной степени быстрому развитию точного приборостроения способствовало создание ряда оптических инструментов, предназначенных для сборки, юстировки и контроля точных приборов в процессе их изготовления и эксплуатации. Новая отрасль — металлография позволила применять при изготовлении приборов металлы, удовлетворяющие определенным механическим (повышенная твердость, незначительный износ), физическим (малый коэффициент расширения, иногда отсут- [c.360]

Главные плоскости и фокусы идеальной оптической системы. В идеальной оптической системе свойство параксиальной области распространено па всю систему. Пучок параллельных лучей после преломления в оптической системе из К поверхностей (фиг. ]]) соберется в точке F , называемой задним фокусом, оптической системы. Геометрическое место точек пересечения продолжений падающих параллельных лучей и соответствующих им преломленных лучей — плоскость, иернендикулярная к оптической оси и называемая ждней глагной плоскостью Н [c.231]

Основные точки и плоскости оптической системы. При прохождении гомоцентрического пучка света через реальную оптическую систему он теряет свойства гомоцентричности, т. е. лучи его не сходятся в одной точке. Это значительно усложняет ряд выводов и расчетов геометрической оптики. С целью устранения этих трудностей прибегают к рассмотрению идеальной оптической системы. [c.9]

Излагается теория однополостных открытых оптических резонаторов, широко применяемых в квантовой электронике. Рассмотре ны резонаторы, содержащие внутренние оптические элементы и неоднородную среду. Большое внимание уделено прикладным методам расчета пространственных, частотных и поляризационных характеристик собственных типов колебаний, а также дифракционных потерь. Описаны общие свойства гауссовых пучков и теория их преобразования идеальными оптическими системами. Анализируется искаже ние собственных волн при разъюстировке резонаторов. [c.2]

В идеальной оптической системе линия, соединяющая центры кривизны сферических поверхностей, представляет собой ось симметрии центрированной системы (ось 00 на рис. 3.13) и по-прежнему называется главной оптической осью системы. Теории Гаусса устанавливает ряд так называемых кардинальных точек и плоскостей, задание которых полностью описывает все свойства оптической системы и позволяет пользоваться ею бе.- ппгтроенмя реального хода лучей в системе. [c.66]

Рассмотрение оптических систем в малоугловом приближении воспроизводит большинство свойств реальных оптических систем и является очень хорошим приближением для электронной оптики систем, в которых используются электроны средних и высоких энергий, поскольку рассеяние атомами электронов с такими энергиями представляет собой существенно малоугловой эффект. В разд. 3.3 мы показали, как в таком приближении записывати.уравнения для дифракционных картин, изображений или распределений амплитуды в любой плоскости для простых систем с идеально тонкими линзами. Обобщим теперь это рассмотрение на многокомпонентные системы. Для краткости и удобства ограничимся лишь одномерными объектами. Возможность обобщения нашего рассмотрения на двумерные объекты очевидна. [c.75]

И радиоантеиным сканирующим системам. Позже с соответствующими оговорками мы проанализируем свойства оптических систем, линейных относительно комплексной амплитуды, т. е. систем, которые работают с когерентным излучением. Но пока что ограничимся рассмотрением некоторых идеальных оптических систем, для которых освещенность некогерентна, увеличение равно единице и распределение освещенности на изображении точечного источника не изменяется в пределах рабочего поля прибора. Степень практической применимости результатов, полученных при таких ограничениях, будет исследована позже. Перейдем теперь к сравнению характеристик временных и пространственных фильтров. [c.31]

Во второй половине XX столетия понятие разрешающей силы оптической системы было уточнено были полностью отделены друг от друга величины разрешающей силы объектива н приемника. По аналогии с системами связи, передающими сигналы, было введено понятие передающей функции, или частотно-кон-трастной характеристики, описывающей свойства оптической системы, рассматриваемой как передатчик пространственных частот. Как показал Дюффие, всякая оптическая система, даже идеально исправленная, может передавать пространственные частоты не выше какой-то определенной, предельной. Всякая частота меньше предельной передается с уменьшением контраста. Если в качестве тест-объекта брать линейную структуру с синусоидальным распределением яркости в направлении перпендикулярном линиям и условиться понимать контраст как отношение К = , где и — максимальное й ми- [c.597]

Геометрическое место точек, в которых аргумент 2я имеет одно и то же значение в момент I, называется поверхностью волны. Поверхность волны ортогональна световым лучам, испускаемым источником света это свойство остается в силе и после любого числа преломлений и отражений, как это вытекает из теоремы Малюса. Переход от волновой теории света к лучевой , т. е. к геометрической оптике, опирается на упомянутое соответствие между лучами и поверхностью волны. Для того чтобы совершить этот переход и вывести из теории распространения волн основные законы геометрической оптики (прямолинейность распространения света, законы отражения и преломления света и т. д.), а также вычислить распределение энергии в пятне рассеяния даваемом реальной оптической системой вместо идеального, геометрического изображения, нужно применить следующие положения принципа Гюйгеиса—Френеля. [c.599]

Лазерная система ЗГ-УМ является идеальным устройством для исследования характеристик газоразрядной среды отдельного АЭ. Для этого исследуемый АЭ устанавливается в качестве УМ. Система ЗГ - УМ позволяет измерять усилительные и оптические свойства газовой среды АЭ, оценивать температуру его газа и состояние активной среды до возникновения, в процессе развития и после окончания импульсов тока разряда при разных условиях накачки (уровень вводимой мощности, длительность импульсов тока, частота повторения импульсов, давление буферного газа). На рис. 5.22, а представлена оптическая схема системы для определения фокусного расстояния тепловой газовой линзы (-Ртгл) в АЭ. Фокусное расстояние рассчитывалось [c.159]

Квантовая формулировка оптических свойств. Выведем уравнения оптических свойств твёрдого тела для трЬх идеальных случаев а) случай изолированных атомов, б) случай, когда возбуждённое состояние системы описывается волнами возбуждения, в) случай системы, в которой электронные волновые функции могут быть представлены детерминантами, составленными из блоховских одноэлектронных функций. [c.672]

Однако более важными являются нетепловые применения лазера на углекислом газе. Среди этих возможных применений — оптическая связь как на Земле, так и в космосе. В этом случае для передачи через земную атмосферу наиболее привлекательны оптические окна , прозрачные для волн с длиной от 9 до 14 микрон. Высокая мощность и эффективность лазеров на углекислом газе с длиной волны 10,6 микрон делает их идеальными кандидатами для таких целей. Лазер на углекислом газе является идеальным для оптических радарных систем снова из-за малых потерь в атмосфере. Другая возможность — использование лазера на углекислом газе для исследования оптических взаимодействий с веществом на длине волны 10,6 микрона, так как многие полупроводники, непрозрачные для видимой части спектра, прозрачны для этой длины волны. Еще одно применение мощного лазера на углекислом газе — использование 10,6-микронного излучения в качестве насоса для изучения нелинейных свойств новых материалов, которые могли бы служить для создания действительно непрерывно настраиваемых источников инфракрасного излучения. В связи с этим мои коллеги и я провели ряд интересных экспериментов, которые включают в себя генерацию вторых гармоник, параметрическое усиление излучения в далекой инфракрасной области, двухфотонпое получение пары электрон — дырка в полупроводниках, изучение нелинейностей в полупроводниках, возникающих благодаря электронам проводимости, и рамановского рассеяния в полупроводниках на электронах с уровня Ландау. Некоторые из этих механизмов оказались достаточно сильны для того, чтобы позволить нам создать настраиваемый лазерный вибратор в инфракрасной части спектра. Такой настраиваемый лазер, накачиваемый лазером на углекислом газе с фиксированной частотой, может использоваться как вибратор в системе оптической связи или в радаре. Более того, такие инфракрасные настраиваемые источники полностью революционизируют инфракрасную спектроскопию. Описание этих экспериментов может быть предметом особой статьи. В заключение достаточно сказать, что лазеры на углекислом газе уже открыли дорогу физическим исследованиям, о которых нельзя было раньше и мечтать, и обещают в будущем много плодотворных экспериментов. [c.73]

В реальной периодической системе элементов Менделеева иное распределение электронов в атомах по состояниям, отличающееся от того, которое соответствует тьблицр VI.2.2. В результате взаимодействия между электронами прн квантовых числах /г=3 (М-слой), п=4 (Л/-слой) и т. д, состояния с большим п и малым I имеют меньшую энергию и являются более выгодными энергетически, чем состояния с меньшим п, но с большим /. Реальное заполнение электронами энергетических состояний в атомах с 2 от 1 до 36 показано в таблице VI.2.3. Из этой таблицы видно, напрлмер, что нарушения идеального заполнения состояний начинаются с калия (2=19). Девятнадцатый электрон калия должен был бы занять состояние в М-слое при п 3 и /=2. Но химические и оптические свойства калия аналогичны свойствам лития и натрия, у которых валентный электрон занимает состояния соответственно л=2, /=0 и п=3, 1=0. Поэтому и у калия его валентный девятнадцатый электрон должен находиться в х-состоянки (1=0). Он занимает это состояние в следующем Л -слое (п=4). От калия (2=19) до скандия (2=21) при незаполненной -оболочке (/==2) в М-слое начинается застройка Л/-слоя, Начиная со скандия, возобновляется заполнение оболочки й в слое М, которое заканчивается у меди (2=29). Далее до криптона (2=36) происходит нормальное заполнение Л/-слоя ). [c.454]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...