Оптические системы: линзы

1 2

Тема 3 Геометрическая оптика

Основные законы геометрической оптики.

Закон прямолинейного распространения света

Закон независимости световых лучей

Закон отражения

Закон преломления

Полное внутреннее отражение

Принцип Ферма. Оптическая длина пути.

Свет распространяется по такому пути, для прохождения которого ему требуется минимальное время

(принцип наименьшего времени)

Оптическая длина пути

L₁=n₁s₁+n₂s₂ L₂=n₁s

Свет распространяется по такому пути, оптическая длина которого минимальна

Современная формулировка принципа Ферма:

Оптическая длина пути должна быть экстремальной, т.е. либо минимальной, либо максимальной, либо стационарной – одинаковой для всех возможных путей. В последнем случае все пути света между двумя точками оказываются таутохронными (требующие для своего прохождения одинакового времени)

Обратимость световых лучей

Вывод основных законов оптики из принципа Ферма

Оптические системы: призма: зеркало

Призма

a - «угол отклонения» - угол между

направлением падающего луча и вышедшего

q - «преломляющий угол» – угол

между преломляющими гранями призмы

п – показатель преломления призмы

Формула тонкой призмы (q мал)

Плоское зеркало

Изображение мнимое

(находится на продолжении световых лучей)

Сферическое зеркало

С – центр сферы

Р – полюс зеркала

ОО׳ – главная оптическая ось

F – фокус зеркала – точка, где собираются лучи параллельные

главной оптической оси, или их продолжения

f = PF – фокусное расстояние

Построение изображения в сферическом зеркале

1.Луч || ОО ’ пройдет через F

2.Луч прошедший через F пойдет || ОО׳

3.Луч упавший в Р отразится

под углом падения i

4. Луч идущий по R пойдет обратно по R

Изображение А ׳ получается пересечением

любых двух лучей, ход которых известен.

Изображение стрелки А – действительное,

перевернутое, уменьшенное.

Основная формула сферического зеркала

Линейное увеличение

Выпуклое сферическое зеркало

f <0, a2 <0

Изображение А ׳ мнимое (пересечение

продолжения лучей 1 и 2), прямое, уменьшенное

Оптические системы: линзы

Собирающие :
1 — двояковыпуклая
2 — плоско-выпуклая
3 — вогнуто-выпуклая (положительный мениск)
Рассеивающие:
4 — двояковогнутая
5 — плоско-вогнутая
6 — выпукло-вогнутая (отрицательный мениск)

NN - оптическая ось - прямая линия, проходящая через центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу;

O - оптический центр - точка, которая у двояковыпуклых или двояковогнутых (с одинаковыми радиусами поверхностей) линз находится на оптической оси внутри линзы (в её центре);
НН - главная плоскость;

F и F׳ - передний и задний фокусы линзы