Конспект лекций под редакцией профессора А.А. Шехонина, страница 22

Предмет и изображение в оптической системе .................................... 65 Основные положения........................................................................................65 Сопряженные точки ..........................................................................................66 Типы предмета и изображения ........................................................................66 5.2. Теория идеальных оптических систем (параксиальная или гауссоваоптика) .................................................................................................................... 66 5.2.1. Основные положения .............................................................................. 66 5.2.2.

Линейное, угловое, продольное увеличение ........................................ 67 Линейное (поперечное) увеличение ................................................................67 Угловое увеличение ..........................................................................................68 Продольное увеличение ...................................................................................68 Видимое увеличение .........................................................................................68 5.2.3. Кардинальные точки и отрезки .............................................................. 69 5.2.4.

Построение изображений ....................................................................... 70 5.3. Основные соотношения параксиальной оптики ......................................... 71 5.3.1. Вывод зависимости между положением и размером предмета иизображения ....................................................................................................... 72 5.3.2. Угловое увеличение и узловые точки ................................................... 73 5.3.3. Частные случаи положения предмета и изображения......................... 74 5.3.4.

Связь продольного увеличения с поперечным и угловым ................. 74 5.3.5. Диоптрийное исчисление ....................................................................... 75 5.3.6. Инвариант Лагранжа-Гельмгольца........................................................ 76 6. Матричная теория Гауссовой оптики .......................................... 77 6.1.

Преобразование координат лучей оптической системой ........................... 77 6.1.1. Координаты лучей в пространстве предметов и пространствеизображений....................................................................................................... 77 6.1.2. Преобразование координат оптических лучей..................................... 78 6.2.

Матрица преобразования лучей .................................................................... 78 6.2.1. Общий вид матрицы преобразования (ABCD-матрица) ..................... 78 6.2.2. Геометрический смысл элементов матрицы преобразования ............ 79 Определитель матрицы преобразования ........................................................80 Обратная матрица преобразования .................................................................81 Условие сопряжения опорных плоскостей ....................................................81 6.2.3. Виды матриц преобразования ................................................................

81 Матрица преломления ......................................................................................81 Матрица переноса .............................................................................................82 6.2.4. Матрица одной преломляющей поверхности ...................................... 83 1546.2.5. Матрица зеркальной (отражающей) поверхности ............................... 84 6.3.

Матрицы оптической системы, состоящей из нескольких компонентов . 84 6.3.1. Пакет из плоскопараллельных слоев..................................................... 85 6.3.2. Оптическая система с нулевыми расстояниями междукомпонентами .................................................................................................... 86 6.3.3. Двухкомпонентная оптическая система ............................................... 86 Афокальные (телескопические) системы .......................................................87 Матрица тонкой линзы .....................................................................................88 6.3.4. Расчет параксиальных (нулевых) лучей через оптическую систему . 89 7.

Реальные оптические системы. Ограничения пучков .............. 90 7.1. Реальные (действительные) лучи ................................................................. 90 7.1.1. Расчет хода реальных лучей ................................................................... 90 7.1.2. Причины «непрохождения» лучей через поверхность ....................... 91 Луч не попадает на поверхность .....................................................................91 Полное внутреннее отражение ........................................................................92 Луч проходит за острым краем........................................................................92 Луч проходит за краем диафрагмы .................................................................93 7.2.

Ограничения пучков лучей............................................................................ 93 7.2.1. Апертурная диафрагма ........................................................................... 94 7.2.2. Полевая диафрагма..................................................................................

95 7.2.3. Виньетирование ....................................................................................... 96 7.3. Описание предметов, изображений и зрачков ............................................ 98 7.3.1. Предмет (изображение) ближнего типа ................................................ 99 7.3.2. Предмет (изображение) дальнего типа ...............................................

100 7.3.3. Обобщенные характеристики .............................................................. 102 7.3.4. Обобщенное увеличение и инвариант Лагранжа-Гельмгольца ....... 102 8. Аберрации оптических систем ..................................................... 104 8.1. Формы представления аберраций (поперечная, продольная, волновая) 104 8.1.1.

Общие положения ................................................................................. 104 8.1.2. Поперечные аберрации ......................................................................... 104 8.1.3. Волновая аберрация .............................................................................. 106 8.1.4. Продольные аберрации ......................................................................... 107 8.2.

Монохроматические аберрации .................................................................. 109 8.2.1. Разложение волновой аберрации в ряд ............................................... 109 8.2.2. Радиально симметричные аберрации (дефокусировка и сферическаяаберрация) ........................................................................................................ 110 Дефокусировка ................................................................................................110 Сферическая аберрация 3 порядка ................................................................111 Сферическая аберрация 5 порядка ................................................................112 8.2.3. Кома ........................................................................................................

113 Кома и неизопланатизм ..................................................................................115 8.2.4. Астигматизм и кривизна изображения ............................................... 116 8.2.5. Дисторсия ............................................................................................... 119 8.3. Хроматические аберрации ........................................................................... 121 8.3.1. Хроматизм положения .......................................................................... 121 155Принципы ахроматизации оптических систем ............................................122 8.3.2. Хроматизм увеличения .........................................................................

125 9. Структура и качество оптического изображения .................... 127 9.1. Основные характеристики структуры изображения ................................ 127 9.1.1. Основные понятия .................................................................................

127 Свойство линейности......................................................................................127 Свойство инвариантности к сдвигу (условие изопланатизма) ...................127 9.1.2. Функция рассеяния точки ..................................................................... 128 9.1.3.

Гармонический периодический объект............................................... 129 9.1.4. Оптическая передаточная функция (ОПФ) ........................................ 131 9.2. Схема формирования оптического изображения...................................... 134 9.3. Дифракционная структура изображения ................................................... 138 9.3.1.

Функция рассеяния точки в случае отсутствия аберраций ............... 138 9.3.2. Влияние неравномерности пропускания по зрачку на ФРТ ............. 139 9.3.3. Безаберационная ОПФ. Предельная пространственная частота ...... 140 9.4. Критерии качества оптического изображения .......................................... 141 9.4.1. Предельная разрешающая способность по Релею .............................

141 9.4.2. Разрешающая способность по Фуко ................................................... 142 9.5. Влияние аберраций на ФРТ и ОПФ............................................................ 142 9.5.1. Число Штреля ........................................................................................ 143 9.5.2. Критерий Релея для малых аберраций ................................................ 144 9.5.3. Формула Марешаля.