Трофимова Т.И. - Курс физики (1092345), страница 83
Текст из файла (страница 83)
Фокус — это точка, а которой после преломления со- бираются все лучи, падающие на линзу параллельно главной оптической оси. Величина (Ьà — 1) — + — = — = Ф (166.4). 1 1 х 1 Й1 Йэ называется оптической силой линзы. Ее единица — диоптрия (дптр). Диоптрия— оптическая сила линзы с фокусным расстояннем 1 и: ! дптр= 1/м.
Линзы с положнтельной оптической силой являются собнраюшимн, с отрнцательной — рассенваюшнми. Плоскости, проходящие через фокусы линзы перпендикулярно ее главной оптической осн, называются фокальнымн плоскостями. В отличие от собирающей рассеивающая линза имеет мнимые фокусы. В мнимом фокусе сходятся (после преломления) воображаемые продолжения лучей, падающих на рассеивающук) линзу параллельно главной оптической осн (рис. 235). Учитывая (166.4), формулу линзы (166.3) можно записать в виде 1 1 1 — + — =— а Ь Для рассеивающей линзы расстояния Г н Ь надо считать отрицательными. Построение изображения предмета в линзах осуществляется с помощью следующих лучей: 1) луча, проходящего через оптический центр линзы н не изменяющего своего направления; 2) луча, идущего параллельно главной оптической осн; после преломления в линзе этот луч (нлн его продолжение) проходит через второй фокус линзы; 3) луча (нлн его продолжения), про.
ходящего через первый фокус лннзы; по- Рнс 235 5. Оптика. Каангонан прнрнаа иааучаннн Риг. 23В Рис. 23В Рис. 237 еле преломления в ней он выходит из линзы параллельно ее главной оптической оси. Для примера приведены построения изображений в собирающей (рис. 236) и в рассеивающей (рис. 237) лкнзах: действительное (рис. 236, а) и мнимое (рис. 236, б) изображения — в собирающей линзе, мнимое — в рассеивающей. Отношение линейных размеров изображения и предмета называется линейным увеличением линзы. Отрицательным значениям линейного увеличения соответствует действительное изображение (оно перевернутое), положительным — мнимое изображение (оно прямое). Комбинации собирающих и рассеивающих линз применяются в оптических приборах, используемых для решения различкых научных и технических задач.
2 (67. Аберрации (погрешности) оптических систем Рассматривая прохождение света через тонкие линзы, мы ограничивались параксиальными лучами (см. 2!66). Показатель преломления материала линзы считали не зависящим от длины волны падающего света, а падающий свет — монохроматическкм. Так как в реальных оптических системах эти условия не выполняются, то в инх возникают искажения изображения, называемые аберрациями (или погрешностями) . !. Сферическая аберрация. Если расходящийся пучок света падает на линзу, то паракснальные лучи после преломления пересекаются в точке 5' (па расстоянии 05' от оптически~о центра линзы), а лучи, более удаленные от оптической оси,— н точке 5", ближе к линзе (рис.
238). В результате изображение светищейся точки на экране, перпендикулярном оптической оси, будет в виде расплывчатого пятна. Этот вид погрешности, связанный со сферичностью преломляющнх поверхностей, называется сферической аберрацией. Количественной мерой сферической аберрации является отрезок 6= 05"— — 05'. Применяя диафрагмы (ограничиваясь параксиальнымн лучами), можно сферическую аберрацию уменьшить, однако при этом уменьшается светосила линзы. Сферическую аберрацию можно практически устранить, составляя системы из собирающих (6 ='О) и рассеивающих (6-.0) линз.
Сферическая аберрация является частным случаем астигматизма. 2. Кома. Если через оптическую систему проходит широкий пучок от светящейся точки, расположенной не иа оптической Рл н ни 21 Элементе~ геометри ~еекой и электронной оо ики 267 Ф Рис. 299 оси, то получаемое изображение этой точки будет в виде освещенного пятнышка, напоминающего кометный хвост.
Такая погрешность называется поэтому комой. Устранение комы производится теми же приемами, что и сферической аберрации. 3. Дисторсия. Пагрешностен при которой при больших углах падения лучей иа линзу линейное увеличение для точек предмета, которые находятся на разных расстояниях от главной оптической оси, несколько различается, называется дисторсией. В результате нарушается геометрическое подобие между предметом (прямоугольная сетка, рис.
239, а) и его иэображением (рис. 239, б — подушкооб. разная дисторсия, рис. 239, н — бочкообраэнан дистарсия). Дистарсия особенно опасна н тех случаях, когда оптические системы применяются для съемок, например при аэрофотосъемке, в микроскопии и т. д. Дистарсию исправляют соответствующим подбором составляющих частей оптической системы. 4. Хроматическая аберрацяя. До сих пор мы предполагали, что коэффициенты преломления оптической системы постоянны. Однако эта утверждение справедливо лишь для освещения оптической системы монохроматическим светом (А=сапа(); при сложном составе света необходимо учитывать зависимость коэффициента преломления вещества линзы (и окружающей среды, если это не воздух) от длины волны (явлеиие дисперсии).
При падении на оптическую систему белого света от. дельные составляющие его монахроматические лучи фокусируютсн в разных точках (наибольшее фокусное расстояние имеют красные лучи, наименьшее — фиолетовые), поэтому изображение размыто и по краям окрашено. Это явление называется хроматической аберрацией. Так как разные сорта стекол обладают различ- ной дисперсией, та, комбинируя собирающие и рассеивающие линзы из различных стекал, можно совместить фокусы двух (ахроматы) и трех (апохроматы) различных цветов, устранив тем самым хроматическую аберрацию. Системы, исправленные на сферическую и хроматическую аберрации, называютсн апланатамн.
Б. Астнгматнзм. Погрешность, обусловленная неодинаковостью кривизны оптической поверхности в разных плоскостях сечения падающего на ее светового пучка, называется астигматизмом. Так, изображение точки, удаленной от главной оптической оси, наблюдается на экране в виде расплывчатого пятна эллиптической формы. Это пятно в зависимости ат расстояния экрана до оптического центра линзы вырождается либо в вертикальную, либо в горизонтальную прямую. Астнгматизм исправляется подбором радиусов кривизны преломляюших поверхностей и нх фокусных расстояний. Системы, исправленные на сферическую и хроматическую аберрации и астигматизм, называются анастигматами.
Устранение аберраций возможно лишь подбором специальна рассчитанных сложных оптических систем. Одновременное исправление всех погрешностей — задача крайне сложная, а иногда даже неразрешимая. Поэтому обычно устраняются полностью лишь те погрешности, которые в том или ином случае особенно вредны. 9 168. Основные фотометрические величины и их единицы Фотометрия — раздел оптики, занимающийся вопросами измерения интенсивности света и его источников. В фотометрии используются следующие величины: ! ) энергетические — характеризуют энергетические параметры оптического излучения безотносительно к ега действию на приемники излучения; 2) световые — характеризуют физиологические действии света и оцениваются по воздействию на глаз (исходят из так называемой средней чувствительности глаза) или другие приемники излучения.
5 Оггтггна Кван гпван рин нрнгпна наатчгпн г 1. Энергетические величины. Поток излучения Ф, — величина, равная отношению энергии (г' излучения ко времени Г, за которое излучение произошло: Фе (" /б Единица потока излучения — ватт (Вт). Энергетическая светнмость (нзлучательность) В, — величина, равная отношению потока излучения Ф„ испускаемого поверхностью, к площади 5 сечения, сквозь которое этот поток проходит: В, = Ф,/5, т. е.
представляет собой поверхностную плотность потока излучения. Единица энергетической светимостн— ватт на метр в квадрате (Вт/м ). Энергетическая сила света (сила излучения) (, определяется с помощью понятия о точечном источнике света — источнике, размерами которого по сравнению с расстоянием до места наблюдения можно пренебречь. Энергетнческая сила света /, — величина, равная отношению потока излучения Ф, источника к телесному углу м, в пределах которого это излучение распространяется: /е = Ф./гв.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
