Световые приборы - Трембач В.В.
ISBN 5-06-001892-Х
Скачать (прямая ссылка):
Точку О' назовем следом осевого луча, имеющего направление ф, ¦»? в пространстве. Следовательно, отображением точки поверхности оптического устройства является след осевого луна этой точки (СОЛ).
В зависимости от формы и типа оптических элементов падающие на поверхность осевые лучи перераспределяются в пространстве различным образом. Если выделить зону оптического устройства (см. рис. 3.26) и рассмотреть осевые лучи, посылаемые ею в некоторой меридиональной плоскости, то они расположатся на плоскости р=г!з, образуя некоторый угол. Из условия непрерывности следует определенный порядок в чередовании этих лучей, причем осевые лучи граничных точек зоны окажутся крайними в этом пучке. Угловое расстояние между крайними осевыми лучами, лежащими в одной меридиональной плоскости, назовем разворотом осевых лучей и обозначим Да/=а/ — —a,-i. Если нанести СОЛ точек профильного сечения зоны на график полярных координат а, р, то они займут на прямой р = = if> отрезок от точки 0'/_i до точки О'/ (рис. 3.27).
Следовательно, отрезок Да прямой р — это отображение на графике полярных координат а, р всех точек от М/~i до М/ меридионального сечения зоны симметричного зеркального отражателя.
Указанные выше рассуждения могут быть распространены и на другие сечения ОУ. Например, найдем отображения точек сечения поверхности зеркальной зоны плоскостью экваториальной (перпендикулярной оси OZ) и проходящей через точку Мср (см. рис. 3.26). Все точки этого сечения располагаются на окружности радиуса Гсрэтф. Осевые лучи, падающие на эти точки в меридиональных плоскостях ¦ф, после отражения будут составлять с осью OZ одинаковый угол аСр и все они будут лежать в тех же меридиональных плоскостях ij) = р (рис. 3.28).
Выделим из этого сечения часть, ограниченную двумя меридиональными плоскостями т|>к-ь "фк- Двугранный угол, образованный этими плоскостями, имеет плоский угол раскрытия Дф. Лучи от точек Мк-1 и Мк лежат в соответствующих меридиональных
Рис. 3.28. Отображение точек экваториального сечения зеркальной зоны
92
плоскостях Эк-х и Рк. Все лучи, отраженные от промежуточных точек дуги, будут находиться в промежуточных плоскостях между крайними меридиональными плоскостями.
Угол ДРк=Рк—Рк-i называется разворотом осевых лучей в экваториальной плоскости, а дуга дрк окружности радиуса аср — отображением точек от AfK-i до Мк поверхности отражателя на графике полярных координат а, р.
Многообразие элементов оптических устройств круглосимметричного светораспределения (Р=,ф) можно классифицировать по значениям разворотов их осевых лучей в продольных плоскостях. Параметром ?; такой классификации может явиться отношение Да к размеру ЭО 2| (при этом 2? в пределах Д<р считается постоянным) :
С=Да/2$. (3.35)
Параметр ? имеет определенный физический смысл — его значение указывает на степень концентрации лучистого потока, перераспределяемого оптическим элементом. Это станет очевидным, если учесть, что ? есть отношение меры множества Да, отображающего точки меридионального сечения элемента, к мере множества лучей 2| ЭО в том же сечении. Например, при ?=0 элемент осуществляет максимально возможную концентрацию лучистого потока, так как в этом случае все точки продольного сечения М/-1, Mj отображаются одной точкой. Следовательно, ЭО точек сечения сливаются в одно ЭО, в пределах которого все точки сечения Mj-i—М/ будут светлыми.
Оптические элементы, выполненные из материалов, направлен-но-отражающих (зеркальные) или пропускающих (преломляющие) излучение, делятся на три группы по значениям ? (табл.
з.5). В случае некруглосимметричных оптических устройств классификация их элементов должна быть проведена по значениям двух разворотов осевых лучей Да и др или ? и ?п=Ар/2? соответственно. Количество групп в этом случае утраивается, так как каждой ? могут соответствовать три ?п (?п=0, ?п<1. ?п|5=1). Так же, как и прежде, случай ?=?п = 0 соответствует максимально возможной концентрации лучистого потока оптическим элементом, полностью видимым светлым в пределах его ЭО.
Получив отображение на графике а, р множества точек меридионального сечения поверхности ОУ, нетрудно найти отображение всей поверхности. Действительно, взяв бесчисленное множество плоскостей iJj и соответствующих им плоскостей р, можно на графике полярных координат а, р найти на каждом радиусе р отображения точек сечения в виде отрезков Да, ограниченных точками следов краевых осевых лучей (см. рис. 3.27). Соединив плавными кривыми края отрезков Да, получим на графике а, р замкнутую область, являющуюся ГМТ следов всех осевых лучей
и, следовательно, изображением всего множества точек поверх-
93
Таблица 3.5
Пара-
метр
Тип оптического элемента
Схема действия
Значения углов
Е=о
Зона параболоидного отражателя
Параболокруговая зона отражателя светильника, аберрационная зона параболоидного отражателя
Элемент линзы Френеля (монохроматическое излучение)
1 = а,- = 0 Да=0
О-j_j — tt j 7- О
Да=0
а;_1 = а; = 0 Да = 0
0<?<1
Зона зеркального отражателя светильника
Призматический элемент преломляющего устройства светильника (монохроматическое излучение)
