Контрольные вопросы к лабораторной работе 11

1. Что называется интенсивностью световой волны? В чем состоит явление интерференции света?

2. Как осуществляется усреднение функций по времени? Вычислите средние значения гармонических функций и их квадратов. Как зависит результат от времени усреднения?

3. Как определяется и от чего зависит суммарная интенсивность при суперпозиции двух волн одинаковой частоты?

4. При каких условиях возникают и как рассчитываются min и max интенсивности при интерференции двух волн?

5. Постройте ход лучей в схеме Юнга, рассчитать разность хода лучей и ширину интерференционной полосы.

6. Постройте ход лучей в бипризме Френеля, выведите формулы для расчета ширины интерференционной полосы и максимального числа интерференционных полос.

7. Опишите методику выполнения эксперимента и расчета преломляющего угла бипризмы.

8. От чего зависит видимость интерференционной картины в данной работе?

Рекомендуемая литература:[3], [6], [9], [11], [13].

Лабораторная работа 12 исследование аберраций оптических систем

Приборы и принадлежности: оптическая скамья с рейтерами, осветитель, положительная линза с оправой для диафрагм (на столике с лимбом и нониусом), экран, набор диафрагм, выходных щелей и светофильтров, миллиметровая линейка.

Цель работы: изучение аберраций, даваемых реальными оптическими системами.

Краткая теория

При построении теории оптических изображений в первом приближении ограничиваются рассмотрением центрированных оптических систем (система называется центрированной, если состоит из сферических преломляющих и отражающих поверхностей, центры которых лежат на одной прямой – главной оптической оси системы), в которых распространяются параксиальные (т.е. приосевые, близкие к главной оптической оси системы) пучки лучей.

В этом приближении оптическая система является идеальной и дает строго стигматическое (от греч. stígmatos – точка, укол) изображение объекта, т.е. точка изображается точкой, прямая линия – прямой, плоскость – плоскостью. В такой системе сохраняется гомоцентричность (гомоцентрический пучок – световой пучок, все лучи которого проходят через одну точку) пучков и изображение геометрически подобно объекту. К.Ф. Гаусс (1841) дал общую теорию идеальной оптической системы.

При нарушении условия параксиальности лучей (т.е. при конечной ширине пучков и конечном удалении точек предмета от оптической оси), а также при отсутствии осевой симметрии оптической системы (например, при использовании цилиндрических линз) сферическая волна, исходящая из светящейся точки, после прохождения через оптическую систему перестает быть сферической. В результате светящаяся точка будет изображаться оптической системой не точкой, а кружком рассеяния. Связанные с этим искажения оптических изображений называются геометрическими или лучевыми аберрациями (от лат. aberratio – уклонение, удаление) оптических систем. Помимо лучевых существуют еще хроматические аберрации, обусловленные дисперсией световых пучков со сложным спектральным составом, и волновые или дифракционные аберрации, обусловленные дифракцией света.

В данной работе мы не будем касаться волновых аберраций, учет которых необходим при рассмотрении разрешающей способности оптических и спектральных приборов и ряда других вопросов, связанных с получением оптических изображений.

Рассмотрим более подробно геометрические и хроматические аберрации, которые в большинстве практических случаев проявляются одновременно.