Теория оптических приборов - Чуриловский В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
аэрофотокамер, выдвинувшее советскую аэросъемку иа первое место в мире.
Широкой известностью во всем мире пользуются менисковые астрономические
объективы Д. Д. Максутова.
В настоящее время наша оптическая промышленность находится в состоянии
дальнейшего роста и расцвета. Закладываются основания для построения
оптической промышленности в республиках н краях нашей страны, никогда
раньше не имевших такой промышленности. В то же время жизнь ставит перед
оптотехниками Советского Союза новые интереснейшие задачи. Для
автоматического управления различными производственными процессами и для
контроля получаемой прн этом продукции требуются новые и своеобразные
оптические датчики - автоматически действующие оптические измерительные и
контролирующие приборы.
Перед оптотехниками и учеными других специальностей стоит очень важная
нерешенная проблема: научить электронную вычисли-
10
тельную машину читать печатный написанный текст, иными словами, наладить
поступление информации по оптическому каналу. Применение в народном
хозяйстве радиоактивных изотопов требует многочисленных оптических
приборов для дистанционного наблюдения за манипуляциями, производимыми с
радиоактивными веществами.
Огромный успех советской оптотехники - создание аппаратуры для
фотографирования обратной стороны луны, положившее начало новой отрасли
оптического приборостроения - космическим оптическим приборам для
астронавигации, астрономических наблюдений (и фотосъемки) с борта
космических кораблей и изучения радиации солнца и других небесных тел.
Следует еще отметить, что открытые недавно квантовые генераторы света
(лазеры), дающие мощное монохроматическое и узко направленное излучение,
до сего времени не получили в оптотехнике того широкого применения,
которого они несомненно заслуживают. Но можно ожидать в ближайшем будущем
появления многочисленных и разнообразных оптических приборов, работающих
на квантовых генераторах. Если к этому прибавить ныие широко внедряемое в
оптическое приборостроение применение электронных приемников лучистой
энергии, в том числе телевизионных приемников, станет ясно, что советское
оптическое приборостроение находится на новом подъеме и открывает широкое
поле деятельности инженерно-техническим работникам оптической
промышленности.
ГЛАВА I
геометрическая оптика
А. ЗАКОНЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СВЕТА И ИХ ПРОСТЕЙШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ
§ 1. Пучки лучей. Закон прямолинейного и независимого распространения
света
Природа света двойственная: волновая и корпускулярная. Для понимания
действия оптических приборов наиболее важен волновой характер света.
Согласно волновой теории, свет распространяется от источника света в виде
электромагнитных воли подобно волнам, возникающим на поверхности воды от
брошенного камня. Распространениесвета происходит вдоль линий, нормальных
к волновым поверхностям. Эти линии называются световыми лучами. В
прозрачной, но неоднородной по плотности или по химическому составу среде
лучи могут быть криволинейными. Но в однородной и изотропной среде (а
таковы почти все среды, применяемые в оптическом приборостроении) лучн
света прямолинейны.
Примером неоднородной прозрачной среда может служить атмосфера земли.
Лучи света, идущие от звезд и пронизывающие всю толщу аемной атмосферы,
заметно искривляются. Астрономы знают н учитывают это явление, известное
под названием воздушной рефракции. Но на небольших расстояниях, какие
встречаются в оптических приборах, можно (за редкими исключениями)
считать воздух совершенно однородным. Изотропными называются среды, в
которых скорость распространения света (а следовательно, н показатель
преломления) не зависит от направления. Анизотропными (т. е. не
изотропными) средами являются различные кристаллы. Оии редко применяются
в оптических приборах (за исключением поляризационных устройств).
Основным материалом, из которого изготовляются оптические детали (призмы,
линзы, пластинки) приборов, служит оптическое стекло, отличающееся от
технического стекла чистотой, прозрач-
12
ностью, отсутствием окраски, пузырей н посторонних включений. При его
изготовлении принимаются особые меры, обеспечивающие его однородность и
изотропность. Поэтому прн расчете оптических приборов можно все среды,
пронизываемые световыми лучами, считать однородными и изотропными, а лучи
света в каждой среде - прямолинейными.
Совокупность множества световых лучей, нормальных к некоторой волновой
поверхности и заполняющих некоторый (обычно ограниченный) участок этой
поверхности, называется пучком световых лучей. Из изолированной
светящейся точки А (рисЛЛ)свет распространяется в пространстве, образуя
сферические волновые поверхности Wv н т. д. Совокупность лучей, исходящих
из точки А и заполняющих все окружающее эту точку пространство,
называется неограниченным пучком лучей. Если же на некотором расстоянии
от точки А поставлен непрозрачный экран Е с отверстием, то за экраном
образуется ограниченный пучок лучей. Он ограничивается лучами АВУ и АВ9,
