Теория оптических приборов - Тудоровский А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Явления дифракции подробно изучаются в физической оптике, дающей полное объяснение даже очень сложных случаев; вычисленное распределение энергии в геометрической тени экранов и преград хорошо согласуется с результатами непосредственных измерений. Геометрическая оптика совершенно не считается с явлением дифракции; так как эти явлейня могут быть заметны только в исключительных случаях применения обычных оптических приборов, то для теории этих приборов нет надобности входить в рассмотрение явлений дифракции и можно строить эту теорию на основе принципа прямолинейного распространения света.
§ 8. Закон независимого распространения лучей
При рассмотрении всех случаев, когда через какую-нибудь точку среды проходят различные лучи в различных направлениях, в геометрической оптике предполагается, что отдельные лучи не влияют друг на друга и распространяются так, как если бы других лучей не суще-
Ь А. И. Тудоровский
18
Глава Л Основные ябконы геометрической оптик л
ствовало; в* частности, если в какой-нибудь точке пространства сходятся две системы лучей, то действия их складываются. Это предположение, являющееся вторым основным законом геометрической оптики, справедливо без всяких ограничений для лучей, выходящих из различных центров излучения. Физическая оптика изучает большую область явлений, состоящих в том, что два луча или две. системы лучёж, вышедших из одного общего центра излучения, но пришедших в данную точку различными путями, обнаруживают способность ослаблять совместное действие в общей точке сложения, напр., давать темноту вместо ожидаемого усиления освещенности при совместном действии обоих пучков лучей. Такие явления называются интерференцией лучей.
Как уже указывалось, гомоцентрический пучок лучей, или, что то же, сферическая волна, при прохождении через оптическую систему деформируется, вследствие чего в той плоскости, где Оптическая система должна дать изображение точки, в действительности получается пятно или кружок рассеяния часто со сложным распределением освещенности; этот кружок при известных условиях мы считаем удовлетворительным изображением точки. Качество этого изображения определяется размерами той части кружка, которая более или менее резко очерчена и в которой сосредоточивается большая часть энергии пучка, а также характером распределения освещенности в этом кружке. В очень многих случаях, исходя только из положений геометрической оптики, нельзя сделать правильных заключений относительно распределения энергии в кружке рассеяния; очень часто геометрический расчет дает только число лучей, пронизывающих соответственное сечение каустической поверхности, во не может дать освещенности, так как вследствие интерференции некоторые лучи, попадая в одну и ту же точку плоскости, ослабляют взаимно друг друга и дают темноту. Таким образом теория оптических приборов для решения вопросов такого рода не может ограничиться упрощенными постулатами геометрической оптики и для полного суждения о качестве изображения должна прибегать к сложным вычислениям, основанным на теории интерференции и дифракции физической оптики.
§ 9. Явлейня, происходящее при прохождении света в среде н на границе ее
При распространении света в прозрачной среде и при переходе его из одной среды в другую наблюдается ряд явлений, из которых некоторые имеют большое значение в геометрической оптике, другие должны быть приняты во внимание вследствие их отрицательного, вредного влияния на действие приборов и, наконец, третьи почти не имеют на практике никакого значения.
Прежде всего всякая среда поглощает часть распространяющейся в ней лучистой энергии, причем происходит преобразование лучистой энергни в тепловую и иногда в химическую и другие виды ее; вполне прозрачных веществ, не поглощающих света, не существует. Так как при атом ослабляется яркость лучей, а следовательно, в случае поглощения света в стекле оптических приборов несколько уменьшается полезное действие их, то вопрос о поглощении света при современных условиях производства оптического стекла не может быть оставлен без рассмотрения в теории оптических приборов.
§ 10ч Законы отражения и преломления; показатель преломления 19
Некоторые вещества и в том числе некоторые сорта оптического стекла, особенно при плохом изготовлении, не только поглощают лучи, но и рассеивают часть их во все стороны, т. е. оказываются отчасти мутными; если этот недостаток стекла слабо выражен, то он не препятствует получению хороших изображений в оптических приборах, хотя и создает белесоватый фон, вредный для этих изображений.
Многие вещества и отчасти в малой степени оптические стекла фосфоресцируют и флуоресцируют при прохождении в них лучей света, т. е. пронизываемые лучами'света части объема прозрачной среды испускают лучи иного цвета, чем проходящие лучи, что и отличает это явление от только-что упомянутого диффузного рассеяния.
На границе перехода лучей из одной среды в другую происходят довольно сложные явления. Во-первых, в случае „оптически гладкой" поверхности раздела часть лучей испытывает правильное отражение, во-вторых, другая часть лучей при этом правильно преломляется; оба явления подробно изучаются геометрической оптикой; в третьих, часть лучей испытывает диффузное отражение, если поверхность раздела, отчасти матовая, плохо отполирована, и в четвертых, в этом же случае матовой поверхности часть преломленных лучей также рассеивается, т. е. происходит отчасти диффузное преломление. Эта рассеянная часть лучей не может быть использована для получения изображений и представляет вредное явление, подлежащее возможно полному устранению путем хорошей полировки отражающих и преломляющих поверхностей.
