Теория оптических приборов - Чуриловский В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
лучей света, обычно еще добавляется положение о независимом
распространении света: если в какой-либо области пространства встречаются
пучки лучен, идущие в разных направлениях, то они не влияют друг на друга
н каждый пучок распространяется так, как если бы других пучков не
существовало. Это положение строго справедливо для пучков лучей, идущих
от различных источников света, и нарушается, по-видимому, только
сверхмощными излучениями, пронизывающими атмосферы некоторых звезд. Но в
физической оптике нзвестно явление интерференции, когда пучки световых
лучей, идущие от одного источника света по различным путям, встречаясь,
могут не только усилить, но в известных условиях и ослабить друг друга,
что явно противоречит указанному положению. В геометрической оптике
явления
15
интерференции не рассматриваются, и в дальнейших разделах курса мы будем
пользоваться теорией интерференции только при изучении тонкой структуры
изображения (например, при рассмотрении образования изображения в
микроскопе, см. § 70).
§ 2. Преломление света
Для преобразования пучков световых лучей в оптических приборах
применяются два явления: преломление света на границе двух прозрачных
сред и отражение света от полированных зеркальных поверхностей.
Пусть световой луч АР падает в точке Р на поверхность, разделяющую две
прозрачные среды с показателями преломления п и п' и называемую
преломляющей поверхностью (рис. I. 4). Восстановим в точке Р падения луча
нормаль NN' к поверхности.
Угол a)=NPA назовем углом падения луча АР. Во второй среде
распространяется преломленный луч РВ, образующий с той же нормалью NN'
угол преломления (o'-N'PB. Закон преломления, открытый голландским
математиком и астрономом В. Снеллиусом (1580-1626 гг.) в 1626 г. и
приведенный к более удобной форме французским ученымР. Декартом (1596-
1650 гг.) в 1637 г., состоит из двух частей. В первой части содержится
утверждение, что падающий и преломленный лучн (АР и РВ) и нормаль (NN ) в
точке падения (Р) луча лежат в одной плоскости. Вторая часть закона
преломления устанавливает математическую зависимость между углами со и
п' sin со' = п sin о. (I. 1)
Произведение показателя преломления на синус угла, образованного лучом с
нормалью в точке падения, остается постоянным при переходе через
преломляющую поверхность.'
Из формулы (I. 1) вытекает, что при переходе из среды оптически менее
плотной (п < п) в среду более плотную луч, преломляясь, пригибается к
нормали (как показано на 'рис. I. 4). В противном случае (если п >'я')
луч, наоборот, отклоняется от нормали, и поэтому со' > со.
В оптических приборах применяются преломляющие поверхности двух типов:
наружные поверхности, разграничивающие воздух и стекло, и поверхности
склейки двух оптических деталей. Показатель преломления воздуха
относительно пустоты мало отличается от единицы: пв = 1,00027. В
оптотехнике принято опре-
16
делять показатели преломления не относительно пустоты, а относительно
воздуха. При этом показатель преломления воздуха принимается равным
единице.
Различные марки (сорта) оптического силикатного стекла отличаются друг от
друга не только величиной показателя преломления nD для основной длины
волны kD = 589,8 мм (желтая линия D натрия), ио и величиной их дисперсии,
характеризуемой разностью показателей преломления данного стекла пР - пс
для двух разных длин волн: кр = 486,1 нм (зелено-голубая лнния F
водорода) и кс = 656,3 нм (красная линия С водорода). Марки стекла,
обладающие малой ди-
ления nD от 1,54 до 2,04. Коэффициенты дисперсии v кронов лежат в
пределах от 50,2 до 70,0, а для флинтов эти пределы составляют 18,1-47,2.
Крон марки К8, часто применяемый для изготовления призм и собирательных
линз, имеет характеристики: nD = 1,5163 и nF - пс = 0,00806. Характерный
флинт марки Ф1 имеет показатель nD = 1,6128 и дисперсию пр - пс =
0,01659. Флинты и кроны отличаются друг от друга по химическому составу.
Кроме силикатного, постепенно все чаще начинают применять в оптическом
приборостроении органическое стекло, отличающееся малым удельным весом
порядка 1,20 Г 1см9 при высокой прочности. Наиболее известен
полиметилметакрилат (марочные названия - плексиглас, акрилит, увиоглас и
др.), превосходящий силикатное стекло по прозрачности (особенно в
ультрафиолете), легко обрабатываемый иа металлорежущих стайках и
штампованием (при нагреве до 105-150°). По оптическим характеристикам ои
ие от-яичается от обычных кронов, nD лежит в пределах от 1,482'до 4,521.
Линзы с асферическими поверхностями, с большим трудом изготовляемые из
силикатного стекла, легко могут быть выполнены штампованием из
органического стекла.
формулой
Показатели преломления nD кронов лежат обычно в пределах > от 1,44 до
1,57, а так называемых тяжелых кронов - до 1,74. Флинты имеют показатели
прелом-
си - цншптшли..
К важнейшим характеристикам различных марок оптического стекла относится
также коэффн-
сперсией, называются кронами, а обладающие высокой дисперсией -
