1.1. Основные законы

(рис. 1.3), то для луча 1 по закону преломления S] < е',. С увели­ чением угла падения угол преломления увеличивается и при угле падения е2 угол преломления е'2 станет равным 90°. Преломлен­ ный луч 2' будет скользить по поверхности РР. Угол падения б2, при котором угол преломления е\ = 90°, называют предельным уг­ лом полного внутреннего отражения и обозначают sm. При паде­ нии луча 3 под углом s3 > smлуч 3' отразится от преломляющей поверхности РР и е3= -s '3. Для определения значения угла ет за­ писывают закон преломления, принимая угол z'2= 90°: п • sins, = п'- sin90°, тогда sinsm= и/и, и если граница РР разделяет стекло и воздух, то sins,,, = 1/и, так как для воздуха я '= 1.

Закон (принцип) обратимости: геометрический луч проходит через прозрачные среды в прямом и обратном направлениях по одному и тому же пути.

Закон сохранения энергии. При прохождении оптического излу­ чения через прозрачные среды часть энергии отражается на гра­ нице раздела двух сред, часть энергии поглощается в среде в ре­ зультате взаимодействия света с веществом, а остальная часть энергии проходит через среду. Суммарная энергия оптического излучения равна сумме отраженной, поглощенной и прошедшей энергии. Чтобы не нарушать закон сохранения энергии, вводится понятие физического луча — пространство вокруг геометрического луча, внутри которого распространяется энергия оптического излу-

Рис. 1.5. Оптические детали: линзы, призмы, оптический клин, зеркала, плоскопараллельные пластины.

Оптическая система (рис. 1.4, д) — совокупность оптических деталей (линз, призм;"зеркал, пластин, светофильтров и их ком­ бинаций), а также диафрагм, расположенных относительно друг друга в определенном порядке в соответствии с расчетом и техни­ ческими условиями.

Оптические детали (рис. 1.5) — линзы, призмы, плоскопарал­ лельные пластины, зеркала, клинья и др., входящие в оптическую систему, ограничены преломляющими и (или) отражающими по­ верхностями, которые могут быть:

а) сферическими (от греческого sphaire — шар). Сферической называется поверхность, все точки которой одинаково удалены от центра (т. С) сферы на расстояние радиуса г ;

б) плоскими. Плоская — это частный случай сферической по­ верхности с бесконечно большим радиусом кривизны (г = оо);

в) асферическими (несферическими). Са­ мые распространенные формы поверхностей

— параболоид, эллип­ соид, гиперболоид.

Как правило, опти­

ческие детали, входя­

Рис. 1.6. Оптическая ось системы.

щие в систему, имеют общую ось симметрии.

Такие системы называются центрированными, и могут быть лин­ зовыми, зеркальными и зеркально-линзовыми. Оптическая ось — общая ось вращения поверхностей, составляющих центрирован­ ную оптическую систему (ось симметрии оптической системы). Она обозначается на рисунках штрихпунктирной линией (рис. 1.6).

В общем случае, если поверхности имеют сферическую фор­ му, то оптическая ось проходит через центры кривизны всех сферических поверхностей (т. Сь т. С2, т. С3...) и является нор­ малью к любой поверхности. Следовательно, луч, идущий вдоль оптической оси, проходит всю систему, не преломляясь. Углы падения и преломления на всех поверхностях для этого луча рав­ ны нулю.

Оптические системы приборов можно классифицировать по положению предмета и изображения.

Первую группу составляют системы, для которых предмет и сопряженное с ним изображение (см. стр. 23) располагаются в бесконечности (оптические системы зрительных труб геодези­ ческих приборов, биноклей, прицелов, стереотруб, астрономи­ ческих приборов, систем формирования излучения лазеров и др.).

Ко второй группе относятся системы, для которых предмет на­ ходится на конечном расстоянии, а изображение — в бесконеч­ ности (оптические системы микроскопов различного назначения, и лупы и т.п.).

Третью группу образуют системы, строящие изображения бес­ конечно удаленного объекта на конечном расстоянии (фотогра­ фические объективы, объективы оптико-электронных приборов и

т.д.).

Вчетвертую группу входят оптические системы, для которых предмет и изображение располагаются на конечном расстоянии