- •Электронный учебник по курсу "Основы оптики"
- •1. Описание световых волн
- •1.1. Основные свойства световых полей
- •1.2. Уравнения Максвелла
- •1.3. Математическое описание электромагнитных волн
- •1.3.1. Волновые уравнения
- •1.3.2. Монохроматическое поле
- •1.3.3. Комплексная амплитуда
- •Сложение некогерентных полей
- •1.4.3. Квазимонохроматическое и полихроматическое поле
- •1.4.4. Простейшие монохроматические волны
- •Плоские и сферические волны
- •2. Энергетика световых волн
- •2.1.3. Сила излучения
- •2.1.4. Энергетическая яркость
- •2.1.5. Инвариант яркости вдоль луча
- •2.1.6. Поглощение света средой
- •2.2. Световые величины
- •2.2.1. Световые величины
- •2.2.2. Связь световых и энергетических величин
- •Сопоставление энергетических и световых единиц
- •2.4. Поток от излучателей различной формы
- •2.5. Яркость рассеивающей поверхности
- •2.6. Освещенность, создаваемая различными источниками (закон обратных квадратов)
- •3 Прохождение света через границу раздела двух сред
- •3.1. Отражение и преломление света на границе раздела двух сред
- •3.1.1. Закон преломления
- •3.1.2. Закон отражения
- •3.3.3. Просветление оптики. Тонкие пленки
- •4. Геометрическая оптика
- •4.1. Приближение коротких длин волн. Уравнение эйконала
- •4.2. Основные понятия геометрической оптики
- •4.2.1. Волновой фронт и лучи
- •4.2.2. Оптическая длина луча
- •4.2.3. Конгруэнция лучей.
- •4.2. Основные понятия геометрической оптики
- •4.2.1. Волновой фронт и лучи
- •4.2.2. Оптическая длина луча
- •4.2.3. Конгруэнция лучей.
- •4.4. Пучки лучей
- •4.4.1. Гомоцентрические пучки лучей
- •4.4.2. Негомоцентрические пучки
- •4.4.3. Астигматический пучок
- •4.5. Перенос поля в приближении геометрической оптики. Пределы применимости геометрической оптики
- •4.5.1. Уравнение переноса комплексной амплитуды в приближении геометрической оптики
- •4.5.2. Пределы применимости геометрической оптики
- •5. Геометрическая теория оптических изображений. Идеальные оптические системы
- •5.1. Описание оптических систем
- •5.1.1. Элементы оптических систем
- •Оптические среды
- •Оптические поверхности
- •Диафрагмы
- •5.1.2. Взаимное расположение элементов в оптической системе Центрированная оптическая система
- •Правила знаков
- •Меридиональная и сагиттальная плоскости
- •5.2.2. Линейное, угловое, продольное увеличение
- •5.2.4. Построение изображений
- •5.3. Основные соотношения параксиальной оптики
- •5.3.1. Зависимость между положением и размером предмета и изображения
- •5.3.2. Угловое увеличение и узловые точки
- •5.3.3. Частные случаи положения предмета и изображения
- •5.3.4. Связь продольного увеличения с поперечным и угловым
- •5.3.5. Диоптрийное исчисление
- •5.3.6. Инвариант Лагранжа-Гельмгольца
- •6. Матричная теория Гауссовой оптики
- •6.3.1. Пакет из плоскопараллельных слоев
- •7. Реальные оптические системы. Ограничения пучков
- •7.1. Реальные (действительные) лучи
- •7.1.1. Расчет хода реальных лучей
- •7.1.2. Причины «непрохождения» лучей через поверхность
- •7.2. Ограничения пучков лучей
- •7.2.1. Апертурная диафрагма
- •7.2.2. Полевая диафрагма
- •7.2.3. Виньетирование
- •7.3. Описание предметов, изображений и зрачков
- •7.3.1. Обобщенные характеристики
- •7.3.2. Обобщенный инвариант Лагранжа-Гельмгольца
- •8.1.3. Волновая аберрация
- •8.1.4. Продольные аберрации
- •8.2. Монохроматические аберрации
- •8.2.3. Кома
- •Кома и неизопланатизм
- •8.2.4. Астигматизм и кривизна изображения
- •8.2.5. Дисторсия
- •8.3. Хроматические аберрации
- •8.3.1. Хроматизм положения
- •Принципы ахроматизации оптических систем
- •8.3.2. Хроматизм увеличения
- •9. Структура и качество оптического изображения
- •9.1.4. Оптическая передаточная функция (опф)
- •9.2. Схема формирования оптического изображения
- •9.3. Дифракционная структура изображения
- •9.3.1. Функция рассеяния точки в случае отсутствия аберраций
- •Фрт безаберрационной оптической системы
- •9.3.2. Влияние неравномерности пропускания по зрачку на фрт
- •9.3.3. Безаберационная опф. Предельная пространственная частота
- •9.4. Критерии качества оптического изображения
- •9.4.1. Предельная разрешающая способность по Релею
- •9.4.2. Разрешающая способность по Фуко
- •9.5. Влияние аберраций на фрт и опф
- •9.5.1. Число Штреля
- •9.5.2. Критерий Релея для малых аберраций
- •9.5.3. Формула Марешаля. Допуск Марешаля для малых аберраций
- •9.5.4. Влияние аберраций на опф. Геометрически-ограниченные и дифракционно-ограниченные оптические системы
- •Глоссарий абвгдезиклмнопрстуфхцчэя a
9.5.1. Число Штреля
Число Штреля (критерий Штреля, Strehl ratio) показывает влияние аберраций на ФРТ:
где - значение ФРТ в ее максимуме при отсутствии аберраций ,- значение ФРТ в ее максимуме при наличии аберраций. |
|
Значение числа Штреля находится в пределах , энергия в кольца перекачивается в таком же соотношении. Если– оптическая система безаберрационная, если– система практически безаберрационная, поскольку уменьшение центрального максимума на 20% почти незаметно.
9.5.2. Критерий Релея для малых аберраций
Критерий Релея заключается в том, что если величина волновой аберрациине превосходит, то число Штреля. Релеевский допуск на остаточные аберрации:
Расчеты показывают, что не для всех типов аберраций это справедливо. Кроме того, для более строгого анализа небходимо знать величину числа Штреля для больших или меньших значениях волновой аберрации. |
|
9.5.3. Формула Марешаля. Допуск Марешаля для малых аберраций
|
где –дисперсия волновой аберрации по зрачку:– среднее значениеволновой аберрациипо зрачку,– средний квадрат волновой аберрации.
Средний квадрат деформации волнового фронта – это квадратный корень из дисперсии:
Формула Марешаля дает возможность приблизительно оценить число Штреля, если известен средний квадрат деформации волнового фронта:
Допуск Марешаля на средний квадрат деформации волнового фронта:
|
Марешалевский допуск на остаточные аберрации справедлив для любых типов аберраций малой величины.
9.5.4. Влияние аберраций на опф. Геометрически-ограниченные и дифракционно-ограниченные оптические системы
При наличии аберрацийОПФоптической системы становится меньше, чем ОПФ безаберрационной системы. КривыеЧКХв присутствии аберраций могут иметь сложную форму, но они никогда не превышают кривую безаберрационной ЧКХ. |
Дифракционно-ограниченныеоптические системы имеют рабочий интервал частот, превышающий половину от предельной, то есть. Качество изображения в таких системах определяется в основном явлениямидифракциии непосредственно зависит от отношенияапертурык длине волны. Остаточные аберрации должны оцениваться по критерию Марешаля. К дифракционно-ограниченным системам относятся, в частности, измерительные системы проекционные оптические системы для микроэлектроники и системы, работающие с глазом.
К геометрически-ограниченнымотносятся оптические системы, рабочий интервал частот для которых не превосходитвканонических частотах. Качество изображения таких систем определяется картинойпоперечных аберрацийи непосредственно не зависит от длины волны и апертуры. Степень коррекции геометрически-ограниченных систем оценивается поперечными аберрациями. К таким системам относятся, в частности, кино-, фото-, и телевизионные объективы.
Глоссарий абвгдезиклмнопрстуфхцчэя a
Аберрации(лат. - отклонение) - отклонение ходареального лучаот идеального (волновая,поперечные,продольная).
Абсолютно черное тело- это тело, которое полностью поглощает всю падающую на него энергию.
Абсолютный контраст -контраст, равный единице.
Апертура(лат. - отверстие) - это поперечный полуразмер пучка лучей или радиусвходного/выходного зрачкав обобщенных координатах.
Апертурная диафрагма- это диафрагма, которая ограничивает размеросевого пучка(изображение которой видно под наименьшим углом из осевой точки предмета).
Апертурный луч- это луч, идущий из осевой точки предмета и проходящий через крайапертурной диафрагмы.
Апертурный угол - это угол междуапертурным лучомиоптической осью.
Апланатизм- явление, при котором полностью отсутствуютмонохроматические аберрацииосевого пучка.
Аподизация- специально создаваемая неравномерность пропускания по зрачку, влияет на передачу структуры изображения сложного объекта.
Апохромат- оптическая система, в которой исправленвторичный хроматизм(обычно -хроматизм положения).
Астигматизм- это тип аберраций, при котором длявнеосевого пучкане совпадают точкифокусоввмеридиональнойисагиттальнойплоскостях (лучи бесконечно узкого пучка не сходятся в одной точке) (параграф 8.2.4).
Афокальные или телескопические системы- это системы из двух или более компонентов,оптическая силакоторых равна нулю.
Ахромат-ахроматизованнаяоптическая система.
Ахроматизированная оптическая система- оптическая система, в которой исправленхроматизм положенияилихроматизм увеличения.
б
Блеск- этоосвещенность, создаваемаяточечным источникомв плоскости зрачка наблюдателя.
Ближний тип предмета (изображения)- предмет (изображение) расположены на конечном расстоянии, поперечные размеры измеряются в единицах длины (параграф 7.3.1).
в
Вектор магнитной напряженности Н- вектор магнитного возмущения, воздействующего только на движущиеся электрические заряды.
Вектор электрической напряженности Е- вектор электрического возмущения, воздействующего на движущиеся или покоящиеся электрические заряды.
Величина предмета (изображения)- это расстояние от оптической оси до его крайней точки.
Верхний луч внеосевого пучка- это луч, проходящий через верхний крайапертурной диафрагмыи соответствующие ему сопряженные точкивходногоивыходного зрачков.
Видимое излучение-оптическое излучение, видимое глазом, с длинами волн от 400 до 780 нм
Виньетирование- это дополнительное ограничениевнеосевого пучка, вызванное любыми оправами илидиафрагмами, кромеапертурной диафрагмы(параграф 7.2.3).
Внеосевой пучок- это пучок лучей, который выходит из внеосевой точки предмета.
Волновая аберрация - это отклонение реальноговолнового фронтаот идеального, измеренное вдоль луча в количестве длин волн (параграф 8.1.3).
Волновое уравнение- уравнение, описывающее электромагнитное поле в скалярном виде. Волновое уравнение описывает отдельно электрическую и магнитную компоненту поля (параграф 1.3.1).
Волновое числоk- число, равное двум пи, деленным на длину волны.
Волновой вектор k- это вектор, показывающий направление распространенияволнового фронта. Длина волнового вектора равнаволновому числу k.
Волновой фронт- это поверхность в пространстве, на которойэйконал(фаза) поля имеет одинаковые значения.
Вторичный спектр (вторичный хроматизм положения) -аберрация, при которой положение плоскости изображения для дополнительных длин волн одинаковое, но не совпадает с положением плоскости изображения для основной длины волны.
Вторичный хроматизм увеличения-аберрация, при которой увеличение для дополнительных длин волн одинаковое, но не совпадает с увеличением для основной длины волны.
Входной зрачок оптической системы- это параксиальное изображениеапертурной диафрагмывпространстве предметов, сформированное предшествующей частью оптической системы в обратном ходе лучей.
Выходной зрачок оптической системы- это параксиальное изображениеапертурной диафрагмывпространстве изображений, сформированное последующей частью оптической системы в прямом ходе лучей.
г
Гармоническая периодическая решетка- это структура, интенсивность которой описывается гармонической функцией от пространственных координат (параграф 9.1.3).
Геометрическая оптика- это раздел оптики, в котором принимается, что длина волны пренебрежимо мала.
Геометрически-ограниченные системы- оптические системы, качество изображения которых полностью определяется картинойпоперечных аберраций(параграф 9.5.4).
Главные плоскости системы- пара сопряженных плоскостей в пространстве предметов и изображений, в которыхлинейное увеличениеравно единице.
Главные точки ,- это точки пересеченияглавных плоскостейсоптической осью.
Главный луч внеосевого пучка- это луч, идущий из внеосевой точки предмета и проходящий через центрапертурной диафрагмы.
Голограмма- регистрируемая интерференционная картина, образованная объектным (предметным) полем икогерентнымс ним референтным полем (полем сравнения).
Гомоцентрический пучок лучей- это пучок, все лучи которого пересекаются в одной точке (имеют общийфокус).
д
Дальний тип предмета (изображения)- предмет (изображение) расположены в бесконечности, поперечные размеры измеряются в угловой мере (параграф 7.3.2).
Дефокусировка- это типаберраций, при котором все лучи на выходе оптической системы пересекаются в одной точке, но не в точке идеального изображения (свидетельствует о продольном смещении плоскости изображения) (параграф 8.2.2).
Диафрагма- это металлический экран с круглым отверстием.
Диафрагменное число- это величина, обратнаяотносительному отверстию.
Диск Эри- центральный максимум в дифракционном изображении точки.
Дисперсия оптических материалов- зависимостьпоказателя преломленияот длины волны (параграф 5.1.1).
Дисперсия волновой аберрации по зрачку- разность среднего квадрата и квадрата среднеговолновой аберрациипо зрачку.
Дисторсия- это типаберраций, который приводит к искажению прямых линий, не проходящих через ось (параграф 8.2.5).
Дифракция света- это отклонение движения света от лучевых траекторий, не связанное с преломлением или отражением.
Дифракционно-ограниченные системы- оптические системы, в которыхаберрациималы, а качество изображения определяется в основном явлениямидифракции(параграф 9.5.4).
е
Единичный вектор направления S- это вектор, показывающий направление распространенияволнового фронта. Длина единичного вектора направления равна единице.
з
Заднее фокусное расстояние - это расстояние отзадней главной точкидозаднего фокуса.
Задний отрезок - это расстояние вдоль оптической оси от оптической системы до изображения.
Задний фокальный отрезок - это расстояние от последней поверхности дозаднего фокуса.
Задний фокус - это точка на оптической оси в пространстве изображений, сопряженная с бесконечно удаленной точкой, расположенной на оптической оси в пространстве предметов.
Задняя фокальная плоскость- плоскость, перпендикулярная оптической оси и проходящая череззадний фокус.
Закон Ламберта (закон косинусов)- плоская поверхность, имеющая одинаковуюяркостьпо всем направлениям, излучает свет,силакоторого изменяется по закону косинуса (параграф 2.3).
Закон Малюса-Дюпена-нормальная конгруэнциясохраняет свойства нормальной конгруэнции в процессе прохождения через различные среды (параграф 4.3.7).
Закон независимого распространения лучей- если через точку пространства проходит нескольколучей, то каждый луч ведет себя так, как если бы других лучей не было (параграф 4.3.1).
Закон обратимости- траектория и длина ходалучейне зависят от направления распространения (параграф 4.3.2).
Закон обратных квадратов-освещенность, создаваемаяточечным источникомобратно пропорциональна расстоянию от источника до поверхности и прямо пропорционально косинусу угла, между направлением светового потока и нормалью к освещаемой поверхности (параграф 2.6.1).
Закон преломления (refraction law) - падающий луч, преломленный луч и нормаль к поверхности раздела двух сред в точке падения лежат в одной плоскости, причем произведениепоказателя преломленияна синус угла между лучом и нормалью сохраняет свое значение при переходе в следующую среду (параграф 3.1.1).
Закон прямолинейного распространения- в однородной сределучи- прямые линии (параграф 4.2.1).
Зрачковая функция (pupil function, PF)- это функция амлитудно-фазового пропускания оптической системы, выраженная вканонических зрачковых координатах(параграф 9.2).
Зрачковые канонические координаты - это отношение реальных зрачковых координат капертурам(размерность этих координат не зависит от типа предмета или изображения) (параграф 8.1.1).
и
Идеальная оптическая система- оптическая система, в которой отсутствуютаберрацииидифракция, а изображение строится по законампараксиальной оптики(параграф 5.2.1).
Изображение- картина, состоящая из точек пересечения лучей, выходящих из оптической системы, с некоторой поверхностью в пространстве изображений.
Изопланатизм- постоянствоаберрацийоптической системы пополю.
Изопланатическая зона- это зона, в пределах которой оптическая системаизопланатична.
Интенсивность - усредненная во времени величина, равная квадрату модулякомплексной амплитуды.
Интерференция- явление, возникающее при сложении двух полей.
Интерферограмма- картина, наблюдаемая приинтерференции.
Инфракрасное излучение (ИК)-оптическое излучениес длинами волн от 780 нм и примерно до 40 мкм.
Источник излучения- это некоторая поверхность, излучающая энергию.
к
Канонические (приведенные) координаты на предмете и изображении - безразмерные координаты, которые связаны с реальными через канонические единицы, являющиеся отношениями длины волны к входной или выходнойапертурам(параграф 9.2).
Канонические пространственные частоты - безразмерныепространственные частоты, приведенные к теоретическому пределу разрешения (параграф 9.2).
Каустика- это поверхность, образованная совокупностьюлокальных фокусовнегомоцентрических пучков.
Квазигомоцентрический пучок лучей - это пучок, вселучикоторого проходят через небольшую область пространства.
Когерентные поля- это поля, для которых разность фаз (эйконалов) остается постоянной за время инерции приемника.
Кома- это типаберраций, при котором нарушается симметрия широкого пучка лучей вмеридиональном сечении(параграф 8.2.3).
Комплексная амплитуда - это комплексный множителесь в комплексном описании гармонической функции, который содержит только вещественную амплитуду и фазу.
Конгруэнция- это такая совокупность линий в пространстве, для которой выполняется условие, что через любую точку пространства можно провести только одну линию из этой системы (параграф 4.2.3).
Контраст периодических (гармонических) изображений- отношение разности максимума и минимума интенсивности к их сумме.
Коэффициент альбедо- определяет степень белизны поверхности.
Коэффициент виньетирования ,- это отношение размеров срезаемой части диафрагмы к ее радиусу.
Коэффициент отражения - это отношение отраженного потока к падающему.
Коэффициент пропускания - это отношение прошедшего светового потока к падающему.
Кривизна- это типаберраций, при котором наилучшее изображение получается на искривленной поверхности, а не на плоскости (параграф 8.2.4).
л
Ламбертовский излучатель- это такой излучатель,яркостькоторого не зависит от положения точки на его поверхности и от угла наблюдения (параграф 2.3).
Ламбертовское рассеяние- рассеяние света плоской поверхностью происходит одинаково во всех точках и одинаково по всем направлениям (параграф 2.5).
Линейное увеличение оптической системы - это отношение линейного размера изображения в направлении, перпендикулярном оптической оси, к соответствующему размеру предмета в направлении перпендикулярном оптической оси (параграф 5.2.2).
Локальный фокус- это точка, в которой пересекается нескольколучей.
Луч- это прямая или кривая линия, вдоль которой распространяется энергия светового поля (приближение геометрической оптики).
Лучевая (световая) трубка- окрестностьреального луча, в пределах которойсветовой потокпостоянный; представляется в виде трубки, состоящей из бесконечно узкого пучка лучей, ограниченного бесконечно малыми площадками на входе и выходе.
м
Магнитная индукция B- вектор, показывающий влияние среды на напряженность магнитного поля.
Магнитная проницаемостьm- коэффициент, описывающий поведение вещества под действием магнитного поля.
Матрица Гаусса (матрица преобразования)- матрица размером 2х2, описывающая преобразование координатнулевого лучаоптической системой (параграф 6.2).
Матрица переноса- матрица Гаусса, которая описывает преобразование только линейных координатнулевых лучей(параграф 6.2.3).
Матрица преломления- матрица Гаусса, которая описывает преобразование только угловых координатнулевых лучей(параграф 6.2.3).
Меридиональная плоскость- это любая плоскость, проходящая черезоптическую ось.
Монохроматические аберрации-аберрации, которые не зависят от изменения длины волны (сферическая,кома,дисторсия,астигматизм) (параграф 8.3).
Монохроматическое поле- это поле, зависящее от времени по гармоническому закону (параграф 1.3.2).
н
Направляющие косинусы- это умноженные напоказатель преломления средыкосинусы углов междулучоми осями координат.
Неахромат-неахроматизованнаяоптическая система.
Неахроматизированная оптическая система- оптическая система, в которойхроматические аберрациине исправлены.
Негомоцентрический пучок- это пучок, не имеющий общегофокуса(все лучи пучка не пересекаются в одной точке).
Неизопланатизм- это отклонение от условияизопланатизма.
Некогерентные поля- это поля, для которых разность фаз меняется случайным образом много раз за время регистрации.
Нижний луч внеосевого пучка- это луч, проходящий через нижний крайапертурной диафрагмыи соответствующие ему сопряженные точкивходногоивыходного зрачков.
Нормальная конгруэнция- этоконгруэнция, все линии которой пересекаются некоторой поверхностью под прямым углом.
Нулевой луч- это луч, который преломляется позаконам параксиальной оптики, но имеет произвольные значения линейных и угловых координат.
о
Обобщенная величина предмета/изображения-величина предмета/изображения, имеющая одинаковое обозначение, но разный геометрический смысл и размерность дляближнегоидальнеготипа предмета/изображения (параграф 7.3.1).
Обобщенное положение зрачков - положениевходного/выходногозрачка, имеющее одинаковое обозначение, но разный геометрический смысл и размерность дляближнегоидальнеготипа предмета/изображения (параграф 7.3.1).
Обобщенное положение предмета/изображения - положение предмета/изображения, имеющее одинаковое обозначение, но разный геометрический смысл и размерность дляближнегоидальнеготипа предмета/изображения (параграф 7.3.1).
Обобщенное увеличение - отношениеобобщенной величины изображенияк обобщенной величине предмета (параграф 7.3.2).
Общая дисперсия - разность междупоказателями преломлениядля наибольшей и наименьшей длин волн, которые пропускает стекло (параграф 5.1.1).
Объемная плотность зарядаr- величина электрического заряда в данной точке пространства.
Однородная среда- это среда, в которойпоказатель преломленияне зависит от пространственных координат.
Опорная плоскость- это некоторая произвольно выбранная плоскость, перпендикулярнаяоптической оси.
Оптическая длина луча(optical path difference, OPD)nl- это произведение геометрической длины пути луча напоказатель преломлениясреды, в которой распространяется свет.
Оптическая ось- это общая ось симметрии поверхностей, составляющихцентрированную оптическую систему.
Оптическая передаточная функция(optical transfer function, OTF)- функция, характеризующая передачу оптической системой тонкой структуры предмета черезспектр пространственных частот(параграф 9.1.4).
Оптическая плотность среды- это логарифм величины, обратнойпропусканию.
Оптическая поверхность- это гладкая регулярная поверхность точно известной формы.
Оптическая сила- величина, обратнаяприведенному заднему фокусному расстоянию.
Оптическая система- это совокупностьоптических сред, разделенныхоптическими поверхностямии элементами, которые ограничиваютсядиафрагмами, предназначенная для формирования изображения путем перераспределения в пространствеэлектромагнитного поля, исходящего из предмета.
Оптические среды- это прозрачные однородные среды с точно известным значениемпоказателя преломленияидисперсией(параграф 5.1.1).
Оптический диапазон частот- диапазон частотэлектромагнитного поляв небольшой окрестности частоты 1014гц.
Оптический лучевой вектор q- это векторнаправляющих косинусов луча, который показывает направление распространенияволнового фронта. Длина оптического лучевого вектора равнапоказателю преломления среды.
Освещенность- этоповерхностная плотность потока энергии, падающего на поверхность (параграф 2.2.1).
Осевой пучок- это пучок лучей, который входит из осевой точки предмета.
Относительная предметная координата - отношение реальной предметной координаты к ее максимальному значению.
Относительное отверстие- это абсолютное значение отношения диаметравходного зрачкакзаднему фокусному расстояниюсистемы.
п
Параксиальная область- это область, бесконечно близкая коптической оси.
Параксиальная (гауссова) оптика - разделгеометрической оптики, который основывается на параксиальном приближении законов прохождения лучей через оптическую систему (глава 5иглава 6).
Параксиальные характеристики- это кардинальные отрезки оптической системы:фокусные расстояния,фокальные отрезки,положения главных плоскостей.
Параксиальный луч- луч, идущий бесконечно близко коптической оси.
Переднее фокусное расстояние - это расстояние отпередней главной точкидопереднего фокуса.
Передний отрезок - это расстояние вдоль оптической оси от оптической системы до предмета.
Передний фокальный отрезок - это расстояние от первой поверхности оптической системы допереднего фокуса.
Передний фокус - это точка на оптической оси в пространстве предметов, сопряженная с бесконечно удаленной точкой, расположенной на оптической оси в пространстве изображений.
Передняя фокальная плоскость- плоскость, перпендикулярная оптической оси и проходящая черезпередний фокус.
Периодическая решетка- это структура с равностоящими белыми и черными полосами.
Плоские волны(plane waves) - это волны, которые имеют плоскиеволновые фронты(параграф 1.4.4).
Плоскость Гаусса (плоскость идеального изображения)- плоскость изображения, построенного по законампараксиальной оптики.
Плоскость изображений- это плоскость, перпендикулярная оптической оси впространстве изображений.
Плоскость наилучшей установки- это плоскость, где наблюдается изображение наилучшего качества.
Плоскость предметов - это плоскость, перпендикулярная оптической оси и проходящая черезпредмет.
Поверхностная плотность потока энергии - это величинапотока, приходящегося на единицу площади (параграф 2.1.2).
Поверхностная плотность тока J- значение электрического тока в данной точке поверхности.
Показатель преломления среды по отношению к вакууму (index of refraction)n- это отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде.
Поле в пространстве предметов- это частьплоскости предмета, которая изображается оптической системой.
Полевая диафрагма- этодиафрагма, ограничивающая размерыполя в пространстве предметов.
Полное внутреннее отражение (ПВО, entire inner eflection)- явление, при котором свет, идущий из оптически более плотной среды в менее плотную, полностью отражается обратно, еслиугол паденияв более плотной среде больше некоторого критического значения.
Положение главных плоскостей - расстояние от первой/последней поверхности оптической системы допередней/задней главной плоскости.
Поперечные аберрации - это отклонения координат точки пересеченияреального лучас плоскостью изображения от координат точки идеального изображения (параграф 8.1.2).
Порог контраста-контраст, ниже которого изображение уже нельзя зарегистрировать.
Поток излучения (лучистый поток) ,- это величина энергии, переносимой полем в единицу времени через данную площадку (параграф 2.1.1).
Поток излучения ,- это величина энергии, переносимой полем в единицу времени через данную площадку (параграф 2.2.1).
Правило знаков- правила знаков для отрезков, углов и радиусов кривизны оптической системы (параграф 5.1.2).
Предельная разрешающая способность - это минимальное расстояние между двумя точками, при котором их изображение можно отличить от изображения одной точки (параграф 9.4.1).
Предмет- это совокупность точек, из которых выходят лучи, попадающие в оптическую систему.
Преобразование Фурье- интегральное преобразование вида.
Приведенная яркость- отношениеэнергетической яркостик квадратупоказателя преломления.
Приведенное (эквивалентное) фокусное расстояние- отношениефокусного расстояниякпоказателю преломления.
Принцип таутохронизма-оптическая длиналюбого луча между двумяволновыми фронтамиодна и та же (параграф 4.3.5).
Принцип Ферма -оптическая длина лучамежду двумя точками минимальна по сравнению со всеми другими линиями, соединяющими эти две точки (параграф 4.3.6).
Продольное увеличение оптической системы - это отношение бесконечно малого отрезка, взятого вдоль оптической оси в пространстве изображений к сопряженному с ним отрезку в пространстве предметов (параграф 5.2.2).
Продольные аберрации - это отклонения координат точек пересеченияреальных лучейсглавным лучомот координаты пересечения главного луча с плоскостью изображения, измеренные вдоль оптической оси (параграф 8.1.4).
Просветление оптики- применение тонкослойных диэлектрических пленок для ослабления френелевского отражения (параграф 3.3.3).
Пространственная частота - частотапериодической гармонической решетки.
Пространство изображений- вся возможная совокупность точек изображения.
Пространство предметов - вся возможная совокупность точек предмета.
Пятно рассеяния- изображение светящейся точки.
р
Радиус-вектор точки r- вектор координат точки (в Декартовой системе координат).
Разрешающая способность по Фуко- максимальнаяпространственная частотапериодического тест-объекта с единичнымконтрастом, при которой еще достигается минимально заданный контраст изображения (параграф 9.4.2).
Реальная оптическая система- оптическая система, которая имеет конечные поперечные размеры и в которой может нарушатьсягомоцентричность пучков.
Реальные зрачковые координаты - обобщенные координаты луча на зрачке (размерность этих координат зависит от типа предмета или изображения).
Реальный луч- это луч, который преломляется и отражается на реальных поверхностях оптической системы со строгим выполнениемзаконов отражения и преломления.
Рентгеновское излучение-оптическое излучениес длинами волн примерно от 0.08 до 80 нм.
Референтная сфера- этоволновой фронтидеального пучка с центром кривизны в точке идеального изображения, проходящий через центрвыходного зрачка.
Референтное поле- поле, которое имеет известную фазовую картину.
с
Сагиттальная плоскость- это плоскость, которая содержитглавный лучпучка, перпендикулярнамеридиональной плоскостии не проходит через ось (может быть ломаной и рассматривается по частям).
Световая экспозиция- это величина энергии, приходящейся на единицу площади за некоторое время (освещенность, накопленная за время отдо).
Световое поле-электромагнитное полев оптическом диапазоне частот.
Cветимость - это поверхностная плотностьпотока энергии, излучаемой поверхностью(параграф 2.2.1).
Сила излучения (энергетическая сила света) - этопоток излучения, приходящийся на единицутелесного угла, в пределах которого он распространяется. За направление силы света принимают ось телесного угла, в пределах которого распространяется поток излучения (параграф 2.1.3).
Сила света - этопоток излучения, приходящийся на единицутелесного угла, в пределах которого он распространяется. За направление силы света принимают ось телесного угла, в пределах которого распространяется поток излучения (параграф 2.2.1).
Сопряженные линии- это линии, для которых каждая точка линии в пространстве предметов сопряжена с каждой соответствующей точкой линии в пространстве изображений.
Сопряженные точки- точки, одна из которых является изображением другой в соответствии с законамипараксиальной оптики.
Спектр пространственных частот - совокупность коэффициентов разложения попространственным частотам.
Спектральная плотность поверхностной плотности потока излучения- это функция, показывающая распределениесветимостиилиосвещенностипо спектру излучения.
Спектральная плотность потока излучения- это функция, показывающая распределение энергии по спектру излучения.
Спектральная плотность пропускания- это функция, показывающая распределениекоэффициента пропусканияпо спектру излучения.
Спектральная плотность силы излучения- это функция, показывающая распределениесилы светапо спектру излучения.
Спектральная плотность энергетической яркости- это функция, показывающая распределениеэнергетической яркостипо спектру излучения.
Средний квадрат деформации (среднеквадратическое отклонение) волнового фронта (СКВ)- квадратный корень издисперсии волновой аберрации.
Средняя сферическая сила света- отношение всего светового потока, испускаемого источником, к величине полноготелесного угла, равного четырем пи.
Суперапохромат-вторичный хроматизм положенияисправлен для нескольких точек зрачка, а не только для оптической оси (то есть, исправленсферохроматизм).
Сферическая аберрация- это типаберраций, который приводит к тому, что все лучи, выходящие из осевой точки предмета, не пересекаются в одной точке, но пучок остается радиально симметричным (параграф 8.2.2).
Сферические волны(spherical waves) - это волны, которые имеютволновые фронтыв виде концентрических сфер (параграф 1.4.4).
Сферохроматизм- различиесферической аберрациидля различных длин волн.
т
Телесный угол- участок пространства, ограниченный конусом; измеряется как отношение площади участка, вырезаемой конусом на сфере, к ее радиусу.
Телецентрический ход лучей- ход лучей, при которомглавные лучиидут параллельнооптической оси.
Тонкая линза (тонкая оптическая система)- это линза или оптическая система, осевой размер которой равен нулю. Тонкая линза представляется в виде совмещенныхглавных плоскостей.
Точечная диаграмма лучей- картина точек пересечения лучей, равномерно распределенных по зрачку, с плоскостью изображения.
Точечный источник- это источник, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием до него, и который излучает поток, равномерный по всем направлениям.
у
Угловое увеличение оптической системы - это отношение тангенса угла между лучом и оптической осью в пространстве изображений к тангенсу сопряженного с ним угла в пространстве предметов (параграф 5.2.2).
Угол Брюстера- это угол, при котором происходит полная поляризация естественного света при отражении (параграф 3.3.2).
Угол отражения- это угол между отраженным лучом и нормалью к поверхности в точке отражения.
Угол падения- это угол между лучом, падающим на преломляющую или отражающую поверхность, и нормалью к поверхности в точке падения.
Угол преломления- это угол между преломленным лучом и нормалью к поверхности в точке преломления.
Узловые точки- это точки на оптической оси, в которыхугловое увеличениеравно единице.
Ультрафиолетовое излучение (УФ)-оптическое излучениес длинами волн от 80 до 400 нм
Уравнение Гельмгольца(Helmgolz equation) -волновое уравнениедля монохроматического поля (параграф 1.3.4).
Уравнения Максвелла(Maxwell's equations) - уравнения, описывающиеэлектромагнитное полев векторном виде (параграф 1.2).
ф
Фокус пучка- это точка, в которой пересекаются все лучи пучка.
Формулы Френеля- формулы, связывающие амплитуды падающей, прошедшей и отраженной волн (параграф 3.2.1).
Функция видности- это относительная спектральная кривая эффективности монохроматического излучения, которая показывает, как глаз воспринимает излучение различного спектрального состава (параграф 2.2.2).
Функция рассеяния точки(ФРТ, point spread function, PSF)- это функция, описывающая зависимость распределения освещенности от координат в плоскости изображения, если предмет - это светящаяся точка в центреизопланатической зоны.
х
Хроматизм положения- это типаберраций, при котором положение плоскости изображения зависит от длины волны (параграф 8.3.1).
Хроматизм увеличения- это типаберраций, при котором увеличение оптической системы зависит от длины волны (параграф 8.3.2).
Хроматические аберрации- это проявление зависимости характеристик оптической системы от длины волны света (параграф 8.3).
ц
Центрированная оптическая система- это оптическая система, которая имеет ось симметрии (оптическую ось) и сохраняет все свои свойства при вращении вокруг этой оси.
ч
Частотно-контрастная характеристика(ЧКХ, модуляционная передаточная функция, МПФ)- модульОПФ, показывает зависимость передачиконтраста гармонического объектаот егопространственной частоты.
Частотно-фазовая характеристика(ЧФК, фазовая передаточная функция, ФПФ)- аргумент (фаза)ОПФ.
Число Аббе (коэффициент относительной дисперсии) - величина вида(параграф 5.1.1).
Число Штреля(критерий Штреля, Strehl ratio)- отношение значенияФРТв ее центре при наличииаберрацийк ее значению в этой точке при отсутствии аберраций (показывает влияние малых аберраций на ФРТ) (параграф 9.5.1).
Числовая апертура- произведение синусаапертурного угланапоказатель преломления.
э
Эйконал- фаза светового поля, выраженная какоптическая длинахода лучей данного пучка.
Электрическая индукция D- вектор смещения электрических зарядов в среде.
Электрическая проницаемостьε- коэффициент, описывающий поведение вещества под действием электрического поля.
Электромагнитное излучение- электромагнитное поле, создаваемое колеблющимся электрическим диполем и распространяющееся в пространстве.
Электромагнитное поле- переменное во времени электрическое и магнитное возмущение.
Энергетическая освещенность (облученность) - этоповерхностная плотность потока энергии, падающего на поверхность (параграф 2.1.2).
Энергетическая светимость - этоповерхностная плотность потока энергии, излучаемой поверхностью (параграф 2.1.2).
Энергетическая яркость - это величинапотока, излучаемого единицей площади в единицу телесного угла в данном направлении (параграф 2.1.4).
Энергетический коэффициент пропускания- это отношение прошедшего светового потока к падающему.
я
Яркость - это величинапотока, излучаемого единицей площади в единицутелесного углав данном направлении (параграф 2.2.1).