35. Поперечное и угловое увеличение, кардинальные точки и плоскости. Линейное (поперечное) увеличение

Линейное увеличение оптической системы – это отношение линейного размера изображения в направлении, перпендикулярном оптической оси, к соответствующему размеру предмета в направлении перпендикулярном оптической оси:

Если  , то отрезки   и   направлены в одну сторону, если   , то отрезки   и   направлены в разные стороны, то есть происходит оборачивание изображения.

Если  , то величина изображения больше величины предмета, если  , то величина изображения меньше величины предмета. Для идеальной оптической системы линейное увеличение для любой величины предмета и изображения в одних и тех же плоскостях одно и то же.

Угловое увеличение

Угловое увеличение оптической системы – это отношение тангенса угла между лучом и оптической осью в пространстве изображений к тангенсу угла между сопряженным с ним лучом в пространстве предметов и осью (рис.5.2.2):

В параксиальной области углы малы, и следовательно, угловое увеличение – это отношение любых из следующих угловых величин:         (5.2.3)

Продольное увеличение

Продольное увеличение оптической системы – это отношение бесконечно малого отрезка, взятого вдоль оптической оси в пространстве изображений, к сопряженному с ним отрезку в пространстве предметов Рис.5.2.3. Сопряженные продольные отрезки.

Кардинальные точки и отрезки

Рассмотрим плоскости в пространстве предметов и сопряженные им плоскости в пространстве изображений. Найдем пару плоскостей, в которых линейное увеличение равно единице. В общем случае такая пара плоскостей существует, причем только одна (исключением являются афокальные или телескопические системы, для которых такие плоскости могут не существовать или их может быть бесконечное множество).

Г лавными плоскостями системы называется пара сопряженных плоскостей, в которых линейное увеличение равно единице ( ). Главные точки   и   – это точки пересечения главных плоскостей с оптической осью. Рассмотрим случай, когда линейное увеличение равно нулю, или бесконечности. Отодвинем плоскость предметов бесконечно далеко от оптической системы. Сопряженная ей плоскость называется задней фокальной плоскостью, а точка пересечения этой плоскости с оптической осью – задний фокус    Расстояние от задней главной точки до заднего фокуса называется задним фокусным расстоянием  . Расстояние от последней поверхности до заднего фокуса называется задним фокальным отрезком  . Передний фокус   – это точка на оптической оси в пространстве предметов, сопряженная с бесконечно удаленной точкой, расположенной на оптической оси в пространстве изображений. Если лучи выходят из переднего фокуса, то они идут в пространстве изображений параллельно. Переднее фокусное расстояние   – это расстояние от передней главной точки до переднего фокуса. Передний фокальный отрезок   – это расстояние от первой поверхности до переднего фокуса. Если  , то система называется собирающей или положительной. Если  , то система рассеивающая или отрицательная. Переднее и заднее фокусные расстояния не являются абсолютно независимыми, они связаны между собой соотношением:    Выражение можно переписать в виде:    где   – приведенное или эквивалентное фокусное расстояние. В том случае, если оптическая система находится в однородной среде (например, в воздухе)  следовательно, переднее и заднее фокусные расстояния равны по абсолютной величине  .

Оптическая сила оптической системы:

3 6. Оптические системы. Лупа. Микроскоп. Телескоп. М икроскоп. Для наблюдения микрооьъектов исп. систему, состоящую из 2-х собирающих линз: 1-я, передкоторой нах-ся изуч. объект-объектив, 2-я – окуляр. Линзы расположены так, что расстояние между задним фокусом первой линзы и передним фокусом 2-й линзы равно оптич. разности хода. Предмет расолагается вблизи переднего фокуса 1-й линзы, которая формирует действительное изображение. Окуляр является лупой и создает мнимое изображение. Увеличение микроскопа 56<Г<1200. Большего увеличения в обычном микроскопе достичь не удастся из-за дифракции. Для рассмотрения нанооъектов используют элетр. микроскопы с увеличением в 2500 раз. Зрительная труба. Зрит. труба состоит из 2-х линз (из 2-х собирающих, или из собирающей и рассеив.). Линзы расположены таким образом, что задний фокус 1-й линзы совпадает с передним фокусом 2-й линзы. Оптическая система такого рада называется перископической. Перископы используются для наблюдения отдаленных объектов.