3.3.3. Просветление оптики. Тонкие пленки

Применение тонкослойных пленок для ослабления френелевского отражения называется просветлением оптики. Принцип действия просветляющих покрытий основан на явленииинтерференции. На поверхность оптической детали наносят тонкую пленку,показатель преломлениякоторой меньше показателя преломления стекла. Луч, отраженный от поверхности пленки, и луч, отраженный от границы пленка-стеклокогерентны. Чтобы при интерференции они погасили бы друг друга, усиливая, таким образом, проходящий свет, необходимо выполнение следующих условий:,

4. Геометрическая оптика

4.1. Приближение коротких длин волн. Уравнение эйконала

Геометрическая оптика– это раздел оптики, в котором считается, что длина волны пренебрежимо мала. При этом условии из волнового уравнения можно получить основное уравнение геометрической оптики –уравнение эйконала:

или:

Вспомним. Лекция 1.Волновое возмущение можно записать через эйконал поля :

Эйконалполя – фаза светового поля, выраженная как оптическая длина хода лучей данного пучка.

,

Пределы применимости ГО.Основное приближениегеометрической оптики– это приближение коротких длин волн. Геометрическая оптика не описывает распределение светового поля в следующих ситуациях:

• вблизи предмета и изображения в оптических системах, то есть там, где возможна тонкая структура неоднородностей,

• вблизи фокусов пучков.

В этих случаях требуются другие подходы к описанию светового поля, основанные на теории дифракции.

4.2. Основные понятия геометрической оптики

4.2.1. Волновой фронт и лучи

Волновой фронт – это поверхность равной фазы или равного эйконала:

Основные свойства волновых фронтов:

• волновые фронты в рамках геометрической оптики не пересекаются между собой;

• через каждую точку пространства проходит волновой фронт, и причем только один.

Уравнение волнового фронта:.

Луч– это прямая или кривая линия, вдоль которой распространяется энергия светового поля.

Луч - это нормаль к волновому фронту, направление луча совпадает с направлением распространения волнового фронта и определяетсяоптическим векторомв каждой точке пространства.

Если среда, в которой распространяется свет однородна, то направление луча остается постоянным:, и луч является прямой линией. В неоднородной среде лучи искривляются в сторону градиента показателя преломления.

4.2.2. Оптическая длина луча

Оптическая длина луча между точками ив однородной среде – это произведение геометрической длины пути лучанапоказатель преломления среды, в которой распространяется свет:.

Если среда является неоднородной , то путь луча можно разбить на бесконечно малые отрезки, в пределах каждого из которых показатель преломления можно считать постоянным:

Если есть несколько однородных сред, разделенных границами, то оптическая длина луча вычисляется как сумма оптических длин луча в каждой среде: