Az előadás absztraktjai. Az "Optikai rendszerek elmélete és számítása" tudományágban

- (a latin aberratio eltérésből), torzítás, hiba az optikai által alkotott képekben. rendszerek. A. o. C, abban nyilvánulnak meg, hogy az optikai A képek nem tiszták, nem egyeznek pontosan az objektumokkal, vagy színesnek tűnnek. A legtöbb... ... Fizikai enciklopédia

Az aberráció kifejezésnek más jelentése is van, lásd az aberrációt. Optikai rendszerhibák aberrációi vagy képhibák optikai rendszer, amelyet a sugárnak az iránytól való eltérése okoz, amerre a... ... Wikipédiába kell mennie

Az optikai rendszerek aberrációi olyan hibák vagy képhibák egy optikai rendszerben, amelyeket a nyalábnak attól az iránytól való eltérése okoz, amelyre egy ideális optikai rendszerben haladnia kellene. Aberrációk jellemzik különféle típusok... ... Wikipédia

Fizikai elmélet, amelynek fejlesztésében 3 szakaszt kell megkülönböztetni. 1) A relativitás elve klasszikus mechanika(Galileo, Newton) azt mondja: minden egyenletesen és egyenes vonalúan mozgó rendszerben mechanikai folyamatok pontosan ugyanúgy járj el, mint... Filozófiai Enciklopédia

Fizikai elmélet, amely a téridő tulajdonságaival foglalkozik fizikai folyamatok. Az O. t által felállított törvények minden fizikai folyamatban közösek, ezért gyakran egyszerűen tulajdonságként beszélnek róluk... ... Nagy Szovjet Enciklopédia

Ennek a kifejezésnek más jelentése is van, lásd: Aberráció. Szférikus aberrációs diagram, ahol H, H ... Wikipédia

Az az érték, amely lehetővé teszi a különböző képsíkok megvilágításának összehasonlítását. optikai rendszerek Anélkül, hogy figyelembe vennénk a fényenergia elvesztését az abszorpció és az optikai visszaverődés miatt. rendszer ún geometrikus S. a rendszer relatív nyitásának négyzete, azaz ... ... Fizikai enciklopédia

Optikai olyan eszköz, amely a képernyőként szolgáló szóró felületen optikai tárgyak képét képezi. A tárgy megvilágításának módja alapján megkülönböztetik őket diaszkopikus és episzkopikus között. és epidiascopos. P. a. Diaszkopikus P. a. (1. ábra) kép a... ... Fizikai enciklopédia

Optikai lapos, egymás között kialakuló fényvisszaverő és törőfelületű részek kétszögek; az optikai prizmák egyik fajtája. Az optikai üveg általában olyan üvegből készül, amely nem mutat diszperziót és kettős törést (... Fizikai enciklopédia

- (mélységélesség) távolság a tárgyak (objektumok) terében optikai irányban. az adott területet határoló síkok közötti rendszer tengelyei, a raj pontjai a fókuszsíkban elég élesen ábrázolódnak (nem átmérőjű körök ... ... Fizikai enciklopédia

- (francia nagyítóból), optikai. eszköz a szem által nehezen látható kis tárgyak megtekintésére. A megfigyelt tárgy OO1 (1. ábra) a lencsétől valamivel kisebb távolságra van, mint az f fókusztávolsága (FF fókuszsík). Ilyen feltételek mellett L...... Fizikai enciklopédia

AZ OPTIKAI RENDSZEREK ELMÉLETE

A geometriai optika alapfogalmai és törvényei

Optikai rendszer(OS) optikai részek (lencsék, prizmák, tükrök stb.) halmaza, amelyek fénysugarak létrehozására szolgálnak.

A fény egyenes vonalú terjedésének törvénye. Ha lineáris méretek fényhullámfront (a hullámfront átmérője és görbületi sugara) sokkal nagyobb, mint a hullámhossz, majd a fényhullám (nyaláb) terjedési iránya az optikai térben. homogén környezet magától érthetődő. Ezt a törvényt a diffrakciós jelenségek figyelmen kívül hagyását tételezi fel a geometriai optika keretein belül.

A fény független terjedésének törvénye. Elfogadott

hogy az egyes sugárnyalábok, azaz. korlátozott térszögben lévő sugarak halmazai függetlenek egymástól és úgy terjednek, mintha más nyalábok nem is léteznének. Ez a törvény az interferencia hatások figyelmen kívül hagyását feltételezi a geometriai optika keretein belül.

Ha a sugarak, terjednek egy bizonyos optikai környezet, eltérő törésmutatójú közeggel találkoznak, akkor ezen médiumok határfelületén részben visszaverődnek és megtörnek (vagy egy bizonyos irányban teljesen visszaverődnek). Ebben az esetben a következő minták léteznek:

A beeső, megtört és visszavert sugarak a sugár beesési pontján a felület normáljával egy síkban helyezkednek el. A beeső sugár és a felület normálisa által alkotott síkot a beesési pontban únelőfordulási síkja.

A tükrözés során a tükrözés törvénye érvényesül:

A fénytörés és a visszaverődés törvényei

A beeső és megtört sugarak kölcsönösen visszafordíthatók. Ha elfogadjuk, akkor a (2.2) egyenlet megadja a tükrözés törvényét. A levegő törésmutatóját a számításokban leggyakrabban 1-nek veszik, de ez pontos érték(a látható területen) n = 1,000274 (val normál nyomás 760 Hgmm és hőmérséklete 20 C).

Amikor egy sugár átmegy optikailag sűrűbb közegből a

optikailag kevésbé sűrű (n2 Határérték a beesési szög a következő lesz:

A határszöget meghaladó beesési szögeknél a nyaláb teljesen visszaverődik az első közegbe. Ezt a jelenséget az ún teljes belső reflexió.

Fermat-elv

A Fermat-elv szerint a közegen áthaladó fény olyan úton terjed, amelyre az utazási idő vagy az optikai úthossz szélsőséges ( minimum vagy maximum) jelentése. Az idő szélső értékét a következő egyenlet határozza meg:

Diszkrét környezetekhez

Malus tétele

Sugárkészlet merőleges a hullámfrontra , tetszőleges számú törés vagy visszaverődés után merőleges marad a hullámfrontra. Ebből következik, hogy ha két fix hullámfelületet adunk meg, akkor az ezen felületek között áthaladó összes sugár optikai úthosszának állandónak kell lennie, függetlenül a terjedési iránytól, azaz.

A fénysugarak gyűjteményét sugárnyalábnak nevezzük.

Olyan sugarat nevezünk, amelynek a sugarainak egy közös metszéspontja van homocentrikus. A homocentrikus nyaláb lehet divergens, konvergens vagy párhuzamos.

A fizikai optikában divergens és konvergens homocentrikus kévék felelnek meg gömbhullámok,A síkhullámok párhuzamos nyalábnak felelnek meg.

A körülöttünk lévő tér tele van különféle fizikai testekkel. Ha ezekből a testekből sugarak jönnek ki és belépnek valamilyen optikai rendszerbe, akkor az ilyen fizikai testeket nevezzük tárgyak (objektumok)és a tér, amelyben ezek az objektumok találhatók

– tárgyak tere. . Más szavakkal, az objektum fényes pontok gyűjteménye, amelyekből a sugarak az optikai rendszerbe irányulnak.

A geometriai optika alapfogalmai

Ha egy tárgy valamely pontjából legalább két sugár egymáshoz képest szöget zár be az optikai rendszerbe, akkor az optikai rendszeren való áthaladás utáni metszéspontjukat a vizsgált tárgy pontjának képének nevezzük. Általánosságban elmondható, hogy egy tárgy képe a tárgy összes fényes pontjának képeinek gyűjteménye. A teret, amelyben a tárgyak képei találhatók, ún

képtér. Maguk a sugarak metszéspontjából létrejövő képet valósnak, a folytatásaik metszéspontjából keletkező képet képzeletnek nevezzük. Két pontot, amelyek közül az egyik a másik képe, konjugáltnak nevezzük.

Ha egy optikai eszközből homocentrikus nyaláb jön ki, egy képpontot képezve, akkor az ilyen képet pontképnek, ill. stigmatikus kép. Abban az esetben, ha egy sugárnyaláb egy tárgy egy pontjának képét alkotja két, derékszögben keresztező szakaszon fekvő ponthalmaz formájában, akkor egy ilyen sugarat ún. asztigmatikus(példa - hengeres lencse által szerkesztett kép).

A geometriai optika alapfogalmai

Valódi optikai rendszert optikai alkatrészek - lencsék, prizmák, tükrök stb. - alkotnak. Minden optikai részt határol egy felület, amelyen a sugarak megtörnek vagy visszaverődnek.

A lencsék optikailag átlátszó homogén anyagokból készült alkatrészek, amelyeket két törőfelület határol, amelyek közül legalább az egyik egy forgótest felülete.

A prizma egy optikai rész, amelyet törés (legalább két) és fényvisszaverő vagy két szögben elhelyezett töréssík korlátoz.

A legtöbb optikai rendszer gömb alakú felületeket használ. De a gömbfelületű részekben rejlő képtorzulások (aberrációk) minimálisra csökkenthetők a felületek számának növelésével, pl. a rendszer összetettségének növelésével. A rendszer aszférikus felületek használatával egyszerűsíthető.

A geometriai optika alapfogalmai

A tengelyirányú szimmetriájú aszférikus felületek kétféleek lehetnek - 2. rendű és magasabb rendű felületek. A 2. rendű felületek metszetei az alábbi egyenletekkel írhatók le:

y2 a1 x a2 x2 ;

y 2a 1 x 1 2 x 2;

y2 a1 x1 x2 .

Ezekben az egyenletekben az a 2 mennyiséget a másodrendű egyenlet együtthatójának nevezzük, – különcség, –deformáció.

A magasabb rendű aszférikus felületek metszeteit leggyakrabban a következő képletekkel írják le:

Az x és y koordináták origója a felület csúcsában található.

ELŐADÁSKOMPLEX

Az "Optikai rendszerek elmélete és számítása" tudományágban

Szakterület: 030800 0 „Orvosi optika”

Szakképesítés: 030801 3 „Orvosi látszerész”

Elméleti órák: 30 óra

Gyakorlati órák: 30 óra

Összesen: 60 óra

Félév: III

Vizsga: III félév

6.1. 1. témakör Bevezetés. Optikai rendszerek elmélete és számítása

Cél

- ideális optikai rendszerek tulajdonságai;

Optikai alkatrészek és tipikus optikai rendszerek működési elvei;

Módszerek a sugárnyalábok korlátozására valós optikai tervekben;

Előadás absztraktok

A tudomány, a technika és a nemzetgazdaság minden ágában elterjedt optikai műszerek tervezésénél nagy jelentősége van annak az optikai rendszernek, megfelelő kiválasztása és számítása, amelyen nemcsak az eszköz sikeres működése, hanem annak méretei, a kapott információ súlya és mennyisége attól függ. Ez a tudományág az optikai rendszerek számításának alapvető kérdéseit tanulmányozza, elméleti információkat ad a képalkotásról, az optikai rendszerek fő típusainak elemeinek, alapmodelleinek és áramköri megoldásainak létrehozásáról, a képminőség elemzéséről és az aberráció-korrekcióról, a valós optikai rendszerek adaptációjáról. Termelés.

Optikai rendszerek elmélete és számítása - alkalmazott optikai tudomány, amely az optikai rendszerek tervezési elveit és az optikai képalkotás módszereit tanulmányozza; lefekteti a speciális mérnöki ismeretek elméleti alapjait, és számos olyan problémát megold, amely az optikai iparban dolgozó mérnökök számára felmerül az optikai rendszerek számításánál, valamint az optikai műszerek tervezésénél, gyártásánál, összeszerelésénél és beállításánál. Ez az egyik fő tudományága az egyetemeknek, amelyek optikai műszerekkel foglalkozó szakembereket képeznek. A diszciplína a következő tudományágak tanulmányozása során szerzett ismeretekre épül: „Fizika” (a fény- és geometriai optika hullámelméleti elemei, fényinterferencia, diffrakció, polarizáció és diszperzió, fotometria); „Hullámoptika” (energiaáramlás, szuperpozíció elve, hullámcsomag, elektromágneses hullámok paraméterei); „Matematika” (hatványsorok, differenciál- és integrálszámítás). A tudományág oktatásának fő célja a hallgatók felkészítése az „Optikai-elektronikai eszközök és rendszerek”, „Műszaki optika”, „Optikai és lézerrendszerek számítógépes tervezése”, „Optikai mérések”, „Módszerek” speciális kurzusok későbbi tanulmányozására. optikai rendszerek paramétereinek monitorozására”, valamint a jövőbeni gyakorlati tevékenységekre.

6.4 Szemléltető anyag

Elektronikus tankönyvek;

Oktató videók.

Irodalom

1. Gvozdeva N.P., Korkina K.I. Optikai rendszerek elmélete és optikai mérések. – M: Gépészet, 1981

2. Zakaznov N.P., Kiryushin S.N., Kuzichev V.I. Optikai rendszerek elmélete. – M.: Gépészet, 1992.

3. Gvaozdeva N.P., Korkina K.I. Alkalmazott optika és optikai mérések. – M.: Gépészet, 1976.

4. Alkalmazott optika./Ed. N.P. Optikai rendszerek elmélete. – M.: Gépészet, 1981.

5. Andreev L.N., Grammatin A.P. Feladatgyűjtemény az optikai rendszerek elméletéről. – M.: Gépészet, 1987.