Оптические Световые пучки — Ограничение

Явления интерференции и дифракции света показывают, что распространение света представляет собой волновой процесс. С помощью волновой теории мы можем решать задачи о распространении света как в однородной среде, так и через любую оптическую систему, т. е. через совокупность различных сред, ограниченных теми или иными поверхностями и диафрагмами. Однако в очень многих областях, имеющих важное практическое значение, в частности, в вопросе о формировании светового пучка (светотехника) и в вопросах об образовании изображения (оптотехника), решение можно получить гораздо более простым путем, с помощью представлений гео.мет-рической оптики. [c.272]

Ограничение световых пучков в оптических системах. Для умень-щения оптических аберраций, ограничения поля зрения и ограничения и перераспределения проходящей световой энергии в оптических системах применяются диафрагмы. [c.233]

На практике ограничение световых пучков, проходящих через оптическую систему, обусловлено большей частью наличием в ней одной или нескольких материальных диафрагм, с помощью которых устраняются части световых пучков, недостаточно хорошо корригированные кроме того, материальными диафрагмами, ограничивающими световые пучки, являются оправы линз, из которых составлена оптическая система. [c.59]

Материальные диафрагмы могут быть расположены в различных частях системы, в том числе и перед системой и после нее. Для облегчения анализа влияния диафрагм на ограничение световых пучков, проходящих через оптическую систему, часто прибегают к приему, сущность которого строится на переносе изображений всех диафрагм в одно и то же пространство — пространство предметов или пространство изображений. [c.59]

Нить ближнего света 4 (см. рис. 12.2, а) выдвинута вперед относительно точки фокуса и поднята вверх относительно оптической оси. Снизу она перекрыта металлическим экраном 5, который перекрывает нижнюю часть отражателя от попадания на него светового потока лампы. Поэтому при ближнем свете в фарах европейского типа работает только верхняя половина отражателя. От нее пучок света направляется вниз и немного вправо. Экран 5 с левой стороны по ходу лучей (рис. 12.2, б) повернут на 15°. Экран и соответствующий рассеиватель позволяют получить асимметричный световой пучок (рис. 12.3, б), ограниченный в левой части горизонтальной линией, а в правой — линией, направленной под углом 15° к горизонту. В большинстве оптических элементов устанавливается экран прямых лучей 6 (см. рис. 12.2, а). [c.205]

ОГРАНИЧЕНИЕ СВЕТОВЫХ ПУЧКОВ В ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ [c.12]

Понимание роли ограничения световых пучков соверщенно необходимо при использовании любых оптических приборов. Ограничение пучков определяет не только пропускаемый системой.световой поток, но и такие характеристики, как поле зрения, глубина резкости, передаваемая изображением перспектива. Ограничение пучков для всех оптических приборов определяет и предельную (ди- [c.351]

В любом оптическом приборе вследствие ограничения световых пучков, как было сказано выше, имеет место дифракция. В результате этого явления [c.355]

Книга посвящена следующим вопросам, связанным с разработкой оптических приборов с повышенными оптическими характеристиками геометрическая широкоугольная оптика ограничение световых пучков при больших полях зрения учение об аберрациях синтез оптических систем. [c.2]

ОГРАНИЧЕНИЕ СВЕТОВЫХ ПУЧКОВ в оптических спстемах — см. Геометрическая оптика. [c.481]

Ограничение световых пучков. Ограничение светового пучка, проходящего через оптический прибор, производится двумя различными по своему действию диафрагмами [c.198]

МОЖНО представить в виде серии операций с матрицами. Матричное умножение представляет собой не что иное, как упорядоченные серии операций умножения и сложения, каждое из которых легко выполнить оптически. Далее обсуждение ограничено случаем некогерентной оптики, так что интерес будет представлять интенсивность света, а фазу рассматривать не потребуется. Используя термины из области оптики, числа представляют уровнями интенсивности света, или уровнями пропускания пространственных модуляторов света. Если свет с интенсивностью t проходит через модулятор с коэффициентом пропускания результирующая интенсивность света составляет t ti. Сложение осуществляется путем суммирования большого числа световых пучков на единственном фотодетекторе. В литературе описан ряд оптических матричных умножителей, использующих уровни интенсивности для представления целых чисел [5, 6J. Реализация всего этого затрудняется ограниченным динамическим диапазоном оптической обработки. На практике удается получать, управлять и детектировать около 500 дискретных уровней. Это ограничивает точность вычислений примерно 8 разрядами. Точность в 8 бит является удовлетворительной лишь в редких случаях, что особенно проявляется в задачах с большим числом шагов, когда погрешности накапливаются. Как хорошо известно из области применения ЭВМ, решение должно быть представлено в цифровой форме. Каждое число представляют последовательностью цифр, каждая из которых имеет очень маленький динамический диапазон. а операции проводят над отдельными цифрами. [c.184]

Том 5 Оптика турбулентной атмосферы наряду с анализом современного состояния приближенных теорий распространения оптических волн в случайно-неоднородных средах содержит также анализ методов и технических средств соответствующих экспериментальных исследований. В ней также дано обобщение имеющихся данных о моделях турбулентной атмосферы, а также результатов численного моделирования и натурных экспериментов по изучению распространения оптических волн при различных условиях в атмосфере. Значительное внимание уделено вопросам распространения пространственно ограниченных световых пучков, в том числе лазерных, по горизонтальным и наклонным направлениям, и их совмещенного приема (локационные трассы). [c.7]

Объяснение появления цветных колец здесь не приводится, поскольку его можно найти в любом учебнике оптики [82]. С помощью описанного выше метода можно определить направление оптической оси с точностью до 1°. Подобные методы можно применять и для двуосных кристаллов. Если направление оптической оси кристалла определено с точностью до 1°, то у этого кристалла можно обработать плоскопараллельные поверхности, которые будут перпендикулярны оптической оси с той же точностью. После этого направление оптической оси может быть найдено с любой точностью, ограниченной лишь дифракцией используемого светового пучка. Для этого кристалл устанавливается на поворотный столик между двумя скрещенными поляризаторами. Ось вращения столика должна составлять примерно 45° с направлением поляризации поляризатора. При измерениях используется коллимированный световой пучок. [c.34]

Ограничение световых р оптических инструментах обычно пучков в оптических 5 требуется получить изображение [c.347]

Указанная специфика излучения лазерного диода приводит, как правило, к большим или меньшим (в зависимости от задачи) потерям световой энергии, достигающем в ряде случаев 80%. Таким образом, узкий (ДА < 1 нм) спектральный диапазон с одной стороны, сложный асимметричный характер амплитудно-фазового распределения и, как следствие, высокие потери в традиционных оптических элементах с другой, делают дифракционную оптику в данном сл чае вполне конкурентоспособной. Известен дифракционный микрообъектив [81], предназначенный для лазерного проигрывателя, представляющий собой бинарную микролинзу, однако такая линза не устраняет асимметрию пучка, имеет низкую эффективность и весьма ограниченное применение. Более совершенная линза Френеля для коллимации излучения полупроводникового лазера [82] имеет непрерывный профиль и учитывает изменения [c.463]

Раздел оптики, в котором пренебрегают конечностью длин волн, что соответствует предельному переходу О, называется геометрической оптикой ), поскольку в этом приближении оптические законы можно сформулировать па языке геометрии. В рамках геометрической оптики считается, что энергия распространяется вдоль определенных кривых (световых лучей). Физическую модель пучка световых лучей можно получить, если пропустить свет от источника пренебрежимо малого размера через небольшое отверстие в непрозрачном экране. Свет, выходящий из отверстия, заполняет область, граница которой (край пучка лучей) кажется на первый взгляд резкой. Однако более тщательное исследование показывает, что интенсивность света около границы изменяется хотя и быстро, но непрерывно, от нуля в области тени до максимального значения в освещенной области. Это изменение не является монотонным, а носит периодический характер, что приводит к появлению светлых и темных полос, называемых дифракционными. Размер области, в которой происходит это быстрое изменение интенсивности света, порядка длины волны. Следовательно, если длина волны пренебрежимо мала ио сравнению с размерами отверстия, то можно говорить о пучке световых лучей с резкой границей ). При уменьшении размеров отверстия до величины, сравнимой с длиной волны, возникают эффекты, для объяснения которых требуется более тонкое исследование, Однако если ограничиться рассмотрением предельного случая пренебрежимо малых длин волн, то па размер отверстия не накладывается никакого ограничения и можно считать, что из отверстия исчезающе малых размеров выходит бесконечно тонкий пучок света — световой луч. Будем показано, что изменение поперечного сечения пучка световых лучей служит мерой изменения интенсивности света. Кроме того, мы увидим, что с каждым лучом можно связать состояние поляризации и исследовать его изменение вдоль луча. [c.116]

Явление самофокусировки обусловлено тем, что в сильном световом поле изменяется показатель преломления среды (в опыте, изображённом на рпс. 2 на вклейке к стр. 528, это происходит за счёт нагрева стекла лазерным излучением). Если знак изменения п таков, что область, занятая пучком, становится оптически более плотной, то периферийные лучи отклоняются к центру пучка (на рис. 4 изображены фазовые фронты и ход лучей в ограниченном пучке, распространяющемся в среде, с показателем преломления = 0+ 2 где По — постоянная составляющая, не зависящая от Е, а [c.460]

Если 0диф>0о, часть дифрагированных лучей выходит из цилиндрического пучка света, т. е. пучок расширяется. При 0диф<0о все дифрагированные лучи испытывают полное отражение от боковой поверхности цилиндрического пучка. Так как в реальных условиях ограниченный по фронту световой пучок всегда имеет большую интенсивность на оси, то показатель преломления согласно (36.20) также будет иметь большую величину на оси пучка и убывать к его периферии. Вследствие этого лучи в пучке будут искривляться, пучок начнет сжиматься и может превратиться в узкий световой канал, т. е. произойдет самофокусировка пучка (рис. 36.5, б). Далее световой пучок распространяется внутри этого канала, обеспечивая сам себе своеобразный оптический волновод. Такой режим распространения светового пучка называется самоканализацией. В этом случае 0диф 0о, т. е. дифракционные явления полностью подавляются. [c.310]

Смещение частоты 2 в световом пучке может быть осуществлено применением двухчастотного лазера [53] или однополосного частотного оптического модулятора. Частотные модуляторы могут быть выполнены на акустооптических ячейках с дифракцией Брэгга или Рамана — Натовского на бегущих ультразвуковых волнах [100, 174]. В результате дифракции на бегущей ультразвуковой волне в дифракционных порядках имеет место допле-ровский сдвиг частоты, пропорциональный скорости движения волны. Обычно в ЛДИС акустооптические ячейки совмещают функции лучевого расщепителя и однополосного частотного модулятора. Однако возбуждение бегущей ультразвуковой волны в акустооптической ячейке осуществляется в узкой полосе частот. Это ограничение связано с резонансными свойствами возбудителя и геометрией активной среды. Резонансные свойства ограничивают возможность перестройки частоты в акустооптическом модуляторе. [c.298]

Более подробно возможность реализации широкого класса логических операций в нелинейно-оптических схемах разобрана в [9.129], а в применении непосредственно к ФРК — в [9.1511. В последней работе рассмотрены ограничения на минимальный размер одного пиксела в обрабатываемых картинах Л" ", который определяется толш иной образца d и углом сходимости интерферируюш их световых пучков 0 [c.262]

В связи с ограниченным объемом книги мы рассмотрим здесь только вопрос о прямом детектировании АМ-светового потока. Но многое из того, что будет сказано ниже, относится также и к оптическому гетеродинированию и гомодинированию или когерентному детектированию , при которых производится фотосмешение принимаемого светового пучка с излучением оптического гетеродина. В настояш,ее время методы оптического гетеродинирования находятся в стадии быстрого развития и должны иметь большое значение в лазерных системах будуш,его (см. 12). [c.499]

Лазерная термометрия основана на дистанционном измерении темпера-турно-зависимых параметров твердых тел с помощью зондирующего светового пучка и определении искомой температуры по известной температурной зависимости измеренного параметра. Рассматриваются принципы, особенности и ограничения ряда новых методов бесконтактного измерения температуры твердых тел. Проведено сравнение различных лазерных методов по ряду критериев, важных при практическом применении чувствительности, инерционности, помехозащищенности, производительности измерений, сложности оптической схемы. Лазерная термометрия применяется в условиях, где традиционные методы оказались неэффективными при взаимодействии газоразрядной плазмы, ионных или лазерных пучков с поверхностью, при нанесении тонких пленок и травлении микроструктур интегральных схем. [c.1]

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.

На протяжении последнего десятилетия развитие оптических вычислений было ограничено преимущественно системами, основывающимися на аналоговой обработке [1]. Достижения цифровой оптической обработки оказались сравнительно слабыми, отчасти из-за того, что оптика слишком хорошо подходила для параллельных аналоговых операций, и отчасти из-за принципиальных трудностей, связанных с рассеянием мощности в оптических переключающих элементах. Часть ограничений, связанных с рассеянием тепла для оптических переключающих устройств, была исследована в [2]. В более поздней работе [3] автор детально исследовал этот вопрос и количественно описал те или иные достоинства широкого круга электронных и оптических переключающих элементов. Автор 3] пришел к выводу, что, за исключением очень больших скоростей переключения, оптическая логика не дает особенных преимуществ по сравнению с электронными логическими схемами. Его результаты демонстрируются на рис. 9.1, где представлены параметры, ха-рактеризуюгцие энергию, мощность и полосу частот разнообразных электронных и оптических переключающих элементов. Когда рассматривается вопрос об относительных размерах устройства, в большинстве случаев сравнение характеристик приводит к выводу, что, за исключением наиболее специфичных областей применения, возможности оптических логических устройств невелики. Одной из таких областей являются системы оптической связи. Если носителем информации является сам световой пучок, тогда применение оптических модуляций и переключения является естественным и удобным. В отличие от переключающих устройств устройства оптической связи уже сейчас используются в существующих компьютерных системах для реализации сложных схем соединений на уровнях плата — плата и чип —чип. Согласно принятому подходу, в данной главе рассматриваются попытки выполнить чисто комбинаторные логические операции на внутричиповом уровне с помощью электроники или реализовать переключающие элементы оптоэлектронными методами, а межэлементные соединения — опти- [c.237]

Действие призмы как спектрального прибора основано на зависимости показателя преломления вещества от длины волны. Для определения разрешающей способности призмы необходимо учесть дифракцию света на краях диафрагмы или самой призмы, ограничивающих ширину падающего светового пучка. Допустим сначала, что на призму падает монохроматический параллельный пучок лучей, ограниченный диафрагмой АА (рис. 196). Пусть волновой фронт падающей волны совпадает с плоскостью диафрагмы АА. Возьмем за призмой произвольный волновой фронт ВВ. По определению волнового фронта оптические длины (Л DS) и [c.321]

Нелинейное взаимодействие мощных световых пучков в среде с квадратичной нелинейностью взаимофокусиров.ча пучков и ограничение эффективности оптических преобразователей частоты. [c.235]

Оба этих условия налагают ограничение па свободу преобразования световых пучков с помощью оптических систем, связьи ая апертуру и размер предмета с апертурой и размером изображения. Из него вытекает, что преобразование заданного оптического пучка оптической системой в пучок п )извольно1 о про-ения невозможно. Геометрия преобразованного пучка может быть только такой, какую допускает условие Лагранжа—Гельмгольца. [c.60]

Если когерентный световой сигнал усиливать лазерным усилителем, то к нему добавляются шумы спонтанного излучения. Пользуясь описанной выше системой с дифракционным ограничением пучка, согласованием мод и пространственной фильтрацией, можно уменьшить дополнительный шум спонтанного излучения до значений, близких к теоретическому минимуму. Вопрос заключается в следующем можно ли получить выигрыш в чувствительности системы, т. е. в минимальном обнаруживаемом сигнале Как увидим ниже, ответ зависит от спектральных характеристик приемника. Если провести поверхностный анализ ОСШ для систем, основанных на использовании лазерных усилителей с небольшим усилением, работающих в видимой области спектра, для которой имеются фотоэлектронные приемники с хорошими характеристиками, то можно легко сделать вывод, что лазерный усилитель ухудшает характеристики большинства систем связи [19, 49], особенно если лазерный предусилитель сравнить с оптическими гетеродинными или гомодинными системами. Но более тщательный теоретический анализ (слишком подробный, чтобы воспроизводить его в данной книге) [50] показывает, что в зависимости от уровня инверсии лазерного усилителя и спектрального квантового выхода приемника при использовании лазерного предусилителя может снизиться минимальный обнаружимый уровень сигнала. Результаты измерений, проведенных на длине волны 3,508 мк (одно из лучших окон прозрачности атмосферы) с лазерным предусилителем на Хе, имеющем большое усиление [51, 52], показали, что вследствие сужения полосы усиления получен выигрыш в минимальном обнаружимом сигнале на 16 дб. Поскольку независимые измерения инверсии [c.482]

Дифрагмами называют детали и устройства, предназначенные для ограничения пучков световых лучей, проходящих через оптическую систему. Диафрагмы бывают с круглыми и некруглыми отверстиями. В ряде оптических приборов микроскопах, фотоаппаратах, спектрометрах и многих других физических и лабораторных приборах применяют диафрагмы с регулируемыми отверстиями. [c.141]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...