Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы оптики. Теория оптического изображения. Учебное пособие
.pdf
изображений:
. На периферии изображения, при
30
260
контраст фотографического изображения снижается, конечно, при
условии, что изображение центральной части кадра проявлено с высоким контрастом. Качество изображения на периферии кадра снижается
и из-за полевых аберраций (см. разд. 5.3). Для устранения этой низкокачественной части кадра вводят полевую диафрагму, например, кадровую рамку в плоскости фотоплёнки. На рис. 6.10 ограничение
изоб-
ражения полевой диафрагмой показано вертикальной линией при
30
В
А
.
1
0,75
0,5
0,25
0
0 10 20 30 40 50 60 70°
Рис. 6.10
D
P
P
Рис. 6.9
D'
r'
'
p'
А
–y'
'
В'
Виньетирование. Помимо апертурной диафрагмы в сложной опти-
ческой системе обязательно есть и виньетирующие диафрагмы,
например, оправы линз (см. разд. 3.7). Геометрическое виньетирование
дополнительно ослабляет световой поток в периферийные точки плоскости изображения, поэтому угловую зависимость освещённости при
наличии геометрического виньетирования аппроксимируют функцией
n
cos
, где 5...6n .
Открытие аберрационного виньетирования позволило создать широкоугольные (
2 > 120 [12]. Как уже отмечалось в разд. 5, параметры сложной
вы
2 = 60 120) и сверхширокоугольные фотообъекти-
оптической системы рассчитывают так, чтобы в плоскости изображе-
предмета взаимно компенсировались аберрации разных компо-
ния
нентов ОС. Однако в других плоскостях столь же точная компенсация
аберраций невозможна или даже нежелательна. В некоторых оптических системах входной зрачок как изображение апертурной диафрагмы
имеет положительную аберрацию для наклонных лучей. Иными словами, площадь входного зрачка, видимая из внеосевой точки предмет-
101
ной плоскости, больше или даже значительно больше, чем при наблюдении из осевой точки. Соответственно эффективный диаметр наклонного пучка, прошедшего через ОС, возрастает. В фотообъективах с
аберрационным виньетированием освещённость по полю уменьшается
как
cos
, т. е. значительно медленнее, чем при наличии только гео-
3
метрического виньетирования.
Аберрационное виньетирование является примером использования
«вредного» явления, геометрических аберраций, для улучшения характеристик оптической системы подобно тому, как хроматические аберрации служат основой для создания спектральных приборов.
102
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ
1. Исаак Ньютон. Лекции по оптике / пер., комментарий и ред. акад.
С.И. Вавилова. – Изд. АН СССР, 1946. – 293 с.
2. Суханов И.И. Геометрическая и дифракционная теория оптического
изображения: учеб. пособие. – Новосибирск: Изд. НГТУ, 2003. – 92 с.
3. Ландсберг Г.С. Оптика: учеб. пособие. – 6-е изд., стереот. – М.: Физма, 2003. – 848 с.
тлит
4. Сивухин Д.В. Общий курс физики. В 5 т. Том IV. – Оптика. 3-е изд.,
стереот. – М.: Физматлит, 2005. – 792 с.
5. Савельев И.В. Курс общей физики: учеб. пособие. – В 5 кн. – Кн. 4.
Волны. Оптика. – 4-е изд. – М.: Наука, Физматлит, 1988. – 256 с.
6. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Издательский центр «Академия
2006. – 560 с.
7. Лабораторный практикум по общей физике: учеб. пособие для студ.
физ.-мат. фак. пед. ин-тов / под ред. Е.М. Гершензона. – М.: Просвещение,
1985. – 351 с.
8. Прикладная оптика: учеб. пособие для оптич. спец. вузов / М.И. Апен-
ко и др. / под ред. А.С. Дубовика. – 2-е изд. – М.: Машиностроение
479 с.
9. Родионов С.А. Основы оптики: конспект лекций. – СПб, СПб ГИТМО
(ТУ), 2000. – 167 с.
10. ГОСТ 7427–76 Геометрическая оптика. Термины, определения и бук-
венные обозначения. – М.: Изд-во стандартов, 1988. – Переиздание с изменениями – 18.05.2011. 2015 г. – действующий.
11. Топорец А.С. Оптика шероховатой поверхности. – Л.: Машинострое-
ние, Ленингр. отд-ние, 1988. – 191 с.
12. Русинов М.М. Композиция оптических систем. – Л.: Машиностроение,
1989. – 383 с.
13. Справочник конструктора оптико-механических приборов / под ред.
В.А. Панова. – 3-е изд.: – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980. –
742 с.
14. Малышев В.И. Введение в экспериментальную спектроскопию. – М.:
Наука, ГРФМЛ, 1979. – 480 с.
15. Физический энциклопедический словарь / гл. ред. А.М
Сов. энциклопедия, 1983. – 920 с.
16. Грейсух Г.И., Ефименко И.М., Степанов С.А. Оптика градиентных и
дифракционных элементов. – М.: Радио и связь, 1990. – 136 с.
103
. Прохоров. – М.:
»,
, 1992. –
17. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. / пер. с англ. под ред. Г.П. Мотуле-
вич. – 2-е изд. – М.: Наука, 1973. – 719 с.
18. Сокольский М.Н. Допуски и качество оптического изображения. –
Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1989. – 221 с.
19. Креопалова Г.В., Лазарева Н.Л., Пуряев Д.Т.
учебник для вузов / под ред. Д.Т. Пуряева. – М.: Машиностроение, 1987. –
264 с.
20. ГОСТ 25205–82. Фотоаппараты и съемочные фотографические объек-
тивы. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1982. 2015. – действующий.
21. ГОСТ 26148–84. Фотометрия. Термины и определения (с изменением
№1 от 01.04.1992). М.: Изд-во стандартов, 1984. 2015. – действующий.
22. Слюсарев Г.Г.
ГРФМЛ, 1960.
О возможном и невозможном в оптике. – 3-е изд. – М.:
Оптические измерения:
104
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Абееррация, 45
монохроматическая
(геометрическая), 45
3-го порядка, 52
хроматическая, 45
апохромат, 51
ахромат, 50
вторичный спектр, 51
Аккомодация, 33
Аппаратная функция, 45, 57
Бесконечность, 12, 29, 31
практическая, 63
Глубина резкости, 61
Диафрагма
апертурная, 28, 30, 31, 36, 55
виньетирующая, 30, 74
полевая, 28, 36
Диафрагменное число, 62, 67
Диоптрия, 8
Дисперсия, 42
угловая, 41
Дифракция, 3, 43, 45
Д. Фраунгофера, 3
Д. Френеля, 3
Зрачок
входной, 28, 29, 30
выходной, 28, 72
Идеальная оптическая система, 11
Изображение
в бесконечности, 12
мнимое, 10
пространство изображений, 10
пучок преобразованный, 10
стигматическое, 9
Коллектор, 36
Коллиматор, 41, 43, 44
Конденсор
Контраст, 57
Контрастная чувствительность, 57
Луч
апертурный, 29
главный, 28
нулевой, 8
полевой, 30
Объектив, 35
Окно, 30
Оптическая сила, 8
Оптическая система
отрицательная, 19
положительная, 19
рассеивающая, 19
собирающая, 19
Относительное отверстие, 30, 55,
67, 73, См. Диафрагма
Отрезок
задний, 20, 33
передний, 20
фокальный
задний, 19
передний, 19
Параксиальный, 7
Плоскость
главная, 19
меридиональная, 7
, 36
105
фокальная, 12, 31
задняя, 13
передняя, 12
Поле
линейное, 28
угловое, 29
Предмет
в бесконечности, 12
мнимый, 10
пространство предметов, 10
пучок падающий, 10
Пучок
гомоцентрический, 7
параллельный, 12
Расстояние
наилучшего зрения, 33
фокусное, 12
заднее, 13, 19
переднее, 12, 19
Спектр, 51
дисперсия, 49
монохроматор, 43, 44
полихроматор, 44
растровый, 43
спектральная линия, 43
спектрограф, 44
спектрометр
абсорбционный, 44
спектрофотометр, 44
эмиссионный, 44
спектроскоп, 44
Толщина редуцированная, 21
Точки
главные, 19
кардинальные, 19
сопряжённые, 9
узловые, 27
Увеличение, 26
видимое, 34
линейное, 19, 26
полезное, 39, 60
продольное, 27
угловое, 26
Угол
апертурный, 29, 46, 51, 67
Условие синусов, 7
Фокус, 12, 18
задний, 13
передний, 12
Формула
линзы, 25
сферической поверхности, 9
Числовая апертура, 30, 47, 69
106
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ............................................................................................................. 3
1. Законы геометрической оптики ...................................................................... 5
1.1. Прямолинейное распространение света в однородной среде .................... 5
1.2. Законы отражения и преломления ................................................................ 6
1.3. Независимое распространение световых пучков ........................................ 7
1.4. Принцип обратимости ................................................................................... 7
2. Формирование изображения одной границей раздела двух сред ............. 9
2.1. Правило знаков .............................................................................................. 9
2.2. Преломление на сферической поверхности .............................................. 10
2.3. Параксиальный закон преломления ........................................................... 11
2.4. Формула сферической преломляющей поверхности ............................... 12
2.5. Предмет, изображение ................................................................................. 13
2.6. Изображение внеосевой
2.7. Достаточность двух лучей........................................................................... 16
2.8. Сопряжённые отрезки и плоскости ............................................................ 16
2.9. Инвариант Лагранжа–Гельмгольца ............................................................ 17
2.10. Фокусы и фокусные расстояния сферической поверхности ................... 17
2.11. Апланатические точки сферической преломляющей поверхности........ 20
2.12. Асферические поверхности ........................................................................ 21
3. Идеальная центрированная оптическая система ..................................... 24
3.1. Кардинальные точки и главные плоскости ОС ......................................... 26
3.2. Плоскопараллельная пластинка .................................................................. 29
3.3. Толстые линзы, двухкомпонентные системы ............................................ 30
3.4. Графические методы построения изображения ........................................ 32
3.5.
Формулы Гаусса, Ньютона ......................................................................... 35
3.6. Увеличения оптической системы ............................................................... 36
3.7. Диафрагмы в оптических системах ............................................................ 39
4. Оптические приборы ...................................................................................... 45
4.1. Глаз ................................................................................................................ 45
4.2. Лупа, окуляр ................................................................................................. 46
точки .................................................................... 15
107
4.3. Микроскоп .................................................................................................... 48
4.4. Телескоп ........................................................................................................ 50
4.5. Спектральные приборы ............................................................................... 55
5. Аберрации и дифракция ................................................................................. 60
5.1. Дифракционное изображение точки .......................................................... 60
5.2. Хроматические аберрации .......................................................................... 65
5.3. Геометрические аберрации ......................................................................... 69
5.4. Дифракционно-аберрационное изображение точки ................................. 73
5.5. Разрешающая способность оптической системы ...................................... 76
6. Фотометрия световых пучков ....................................................................... 86
6.1. Фотометрические величины оптического излучения ............................... 86
6.2. Световые единицы ....................................................................................... 89
6.3. Яркость и освещённость осевой точки изображения ............................... 90
6.4. Фотометры яркости ..................................................................................... 94
6.5. Освещённость внеосевой точки
изображения ......................................... 100
Библиографический указатель ............................................................................ 103
Предметный указатель ........................................................................................ 105
Суханов Игорь Иванович
ОСНОВЫ ОПТИКИ
ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
Учебное пособие
Редактор Л.Н. Ветчакова
Выпускающий редактор И.П. Брованова
Корректор И.Е. Семенова
Дизайн обложки А.В. Ладыжская
Компьютерная верстка Л.А. Веселовская
Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции
Издание соответствует коду 95 3000 ОК 005-93 (ОКП)
___________________________________________________________________________________
Подписано в печать 12.10.2015. Формат 60 × 84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 100 экз.
Уч.-изд. л. 6,27. Печ. л. 6,75. Изд. № 109. Заказ №
___________________________________________________________________________________
Отпечатано в типографии
Новосибирского государственного технического университета
630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Цена договорная
108
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]