6. Критерий применимости геометрической оптики. Аберрации оптических приборов.

Общий критерий применимости геометрической оптики- d >>λ Закон прямолинейного распространения света и другие законы геометрической оптики выполняются достаточно точно лишь в том случае, если размеры препятствий на пути распространения света много больше длины световой волны. Критерий применимости геометрической оптики - это . Расстояние от экрана (места наблюдения) до отверстия (диафрагмы) – L, размеры диафрагмы (отверстия) D, длина волны ( Диафрагма— оптический прибор, непрозрачная преграда, ограничивающая поперечное сечение световых пучков в оптических системах (микроскоп, фотоаппарат, телескоп, дальномер и др.)

Это соотношение можно рассматривать как критерий наблюдения дифракции. Если число зон Френеля, укладывающихся на препятствии, становится очень большим, дифракционные явления практически незаметны: (Радиус зоны Френеля R)( Зоны Френеля, участки, на которые можно разбить поверхность световой (или звуковой) волны для вычисления результатов дифракции света (или звука).)

Это сильное неравенство определяет границу применимости геометрической оптики. Узкий пучок света, который в геометрической оптике называется лучом, может быть сформирован только при выполнении этого условия. Таким образом, геометрическая оптика является предельным случаем волновой оптики.

Аберрации оптических систем — ошибки, или погрешности изображения в оптической системе, вызываемые отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти в идеальной оптической системе. Аберрации характеризуют различного вида нарушения гомоцентричности(сходимость лучей в одной точке) в структуре пучков лучей, выходящих из оптической системы.

Сфери́ческая аберра́ция — нарушение гомоцентричности пучков лучей, прошедших через оптическую систему без нарушения симметрии строения этих пучков

Хромати́ческие аберра́ции заключаются в паразитной дисперсии света, проходящего через оптическую систему (фотографический объектив,бинокль и т.д.). При этом белый свет разлагается на составляющие его цветные лучи, в результате чего изображения предмета в разных цветах не совпадают в пространстве изображений.

Кома. Если через оптическую систему проходит широкий пучок от светящейся точки, расположенной не на оптической оси, то получаемое изображение этой точки будет в виде освещенного пятнышка, напоминающего кометный хвост.

Дисторсия- погрешность изображения в оптических системах, при которой нарушается геометрическое подобие между объектом и его изображением.Д. возникает в результате того, что линейное увеличение разных частей изображения различно.

Астигматизм — аберрация, при которой изображение точки, находящейся вне оси, и образуемое узким пучком лучей, представляет собой два отрезка прямой, расположенных перпендикулярно друг другу на разных расстояниях от плоскости безаберрационного фокуса (плоскости Гаусса). Возникает вследствие того, что лучи наклонного пучка имеют различные точки сходимости — точки меридионального и сагиттального фокусов бесконечно тонкого наклонного пучка.