
- •Глава 1. Теоретические основы прикладной оптики
- •1.1. Природа света. Волновой и квантовый характер световых явлений
- •1.2. Законы распространения света
- •1.3. Способы определения скорости света
- •1.4. Когерентность [7]
- •1.4.1. Степень когерентности светового пучка
- •1.4.2. Методы измерения пространственной и временной когерентности
- •1.5. Дисперсия света
- •1.6. Интерференция света
- •1.7. Интерференционные линии равной толщины и равного наклона
- •1.8. Интерферометры
- •1.8.1. Интерферометр Линника
- •1.8.2. Интерферометр Рэлея
- •1.8.3. Звездный интерферометр Майкельсона
- •1.8.7. Схема интерферометра Майкельсона
- •1.8.4. Интерферометр Фабри-Перо
- •1.8.5. Интерферометр Жамена
- •1.8.6. Интерферометр Рождественского
- •1.8.7. Использование интерференции света в промышленности
- •1.9. Дифракция света. Принцип Гюйгенса Френеля
- •1.10. Дифракция Фраунгофера
- •1.10.1. Дифракция от щели
- •1.10.2. Дифракционная решетка
- •1.10.3. Дифракционная решетка как спектральный прибор
- •1.11. Дифракция на круглом отверстии
- •1.11.1. Зоны Френеля
- •1.11.2. Зонная пластинка
- •1.11.3. Линза как дифракционный прибор
- •1.11.4. Пятно Пуассона
- •1.12. Поляризация света
- •1.12.1. Свет поляризованный и неполяризованный. Закон Малюса
- •1.12.2. Одноосные кристаллы
- •1.12.3. Скрещенные поляризаторы
- •1.12.4. Двойное лучепреломление
- •1.12.5. Поляризаторы
- •1.12.6. Анализ поляризованного света
- •1.12.7. Естественное вращение плоскости поляризации
- •1.12.8. Эффект Зеемана и поляризация
- •1.12.9. Искусственное двойное лучепреломление
- •1.12.10. Магнитное вращение плоскости поляризации
- •1.13. Оптически бесцветное стекло. Марки стекла
- •1.14. Требования к стеклу. Классы и категория стекла
- •1.15. Цветное оптическое стекло. Техническое стекло
- •1.16. Выполнение рабочих чертежей оптических деталей в соответствии с ескд
- •Глава 2. Основные оптические детали
- •2.1. Зеркала
- •2.2. Тонкие линзы
- •2.3. Плоскопараллельная пластинка
- •2.4. Оптический клин
- •2.5. Отражательные призмы
- •2.6. Развертка призм в плоскопараллельную пластинку
- •Для прямоугольной призмы с двумя отражениями
- •2.7. Редуцирование призм. Графоаналитический метод расчета призм
- •2.8. Компенсаторы
- •Глава 3. Основные свойства идеальной оптической системы
- •3.1. Идеальная оптическая система
- •3.2. Линейное и угловое увеличение оптической системы.
- •3.3. Правило знаков
- •3.4. Основные оптические формулы. Построение изображения
- •3.5. Инвариант Аббе
- •3.6. Расчет хода нулевого луча
- •3.7. Отдельная линза в воздухе
- •3.8. Расчет хода нулевого луча через сложную оптическую систему
- •3.9. Оптическая система из двух компонент
- •Положим и выберем произвольно, тогда из формул
- •3.10. Графический способ определения хода нулевого луча
- •3.11. Определение хода действительного луча
- •Глава IV. Общие свойства оптических систем
- •4.1. Основные характеристики оптического прибора
- •4.2. Видимое увеличение
- •4.3. Основные фотометрические понятия
- •4.4. Потери света
- •4.5. Диафрагмы и их значение
- •4.6. Виньетирование
- •4.7. Светосила
- •4.8. Освещенность по полю изображения
- •4.9. Поле зрения
- •4.10. Глубина изображаемого пространства
- •4.11. Глубина резкости
- •4.12. Аберрации оптических систем
- •4.12.1. Классификация аберраций
- •4.12.2. Хроматическая аберрация
- •4.12.3. Сферическая аберрация
- •4.12.4. Астигматизм и кривизна изображения
- •4.12.5. Кома
- •Величина, численно характеризующая кому, равна
- •4.12.6. Дисторсия
- •Глава 5. Теория оптических приборов
- •5.1. Зрачки и люки
- •5.2. Отрезки, определяющие положение зрачков
- •5.3. Передача перспективы оптическими приборами
- •5.4. Основные фотометрические величины
- •Мы имеем
- •5.5. Источники излучения
- •5.6. Приемники световой энергии
- •5.7. Светосила оптического прибора
- •5.8. Светосила оптического прибора с малой передней апертурой и малой задней апертурой
- •5.9. Потери света в оптическом приборе
- •Преобразуем эту формулу
- •5.10. Глаз человека
- •5.11. Видимое увеличение оптического прибора
- •5.12. Глубина резкости фотографического аппарата, лупы и микроскопа
- •5.13. Критерий разрешающей способности оптического прибора
- •5.14. Разрешающая способность зрительных труб и фотографических объективов
- •Глава 6. Теория микроскопа
- •6.1. Оптическая система микроскопа
- •Из формулы
- •6.2. Формулы геометрической теории микроскопа
- •Поэтому
- •6.3. Осветительная система микроскопа
- •6.4. Основы дифракционной теории микроскопа
- •6.5. Разрешающая способность микроскопа
- •Окуляр, в нашем случае, есть лупа, для которой мы имели формулу
- •6.6. Фазовый контраст
- •6.7. Производство современных микроскопов
- •6.7.1. Световые
- •Микроскопы серии dm lm
- •Глава 7. Теория телескопических систем
- •7.1. Телескопические системы
- •Для продольного увеличения была получена формула
- •7.2. Зрительная труба Галилея
- •7.3. Зрительная труба Кеплера
- •7.4. Окуляры и объективы зрительных труб
- •7.5. Зрительные трубы с призменными оборачивающими системами
- •7.6. Зрительные трубы с линзовыми оборачивающими системами
- •7.7. Телескопические системы со скачкообразной переменной увеличения
- •Глава 8. Методы компьютерной оптики
- •8.1. Задачи компьютерной оптики [1,2]
- •8.2. Цифровая голография [3-5]
- •8.2.1. Общая процедура изготовления синтезированной голограммы
- •8.2.2. Получение цифровой голограммы Фурье и ее бинаризация
- •8.2.3. Киноформ
- •8.3. Фазовая проблема в оптике. Cоздание на основе решения обратных задач нового класса оптических элементов [1, 2, 6-9]
- •8.3.1. Извлечение фазовой информации из данных об интенсивности
- •8.3.2. Особенности расчета характеристик фокусаторов и корректоров излучения
- •8.3.3. Дифракционные оптические элементы
- •8.3.4. Создание фокусаторов на основе управляемых зеркал
- •8.4. Фокусировка излучения при наличии случайных помех. Использование методов адаптивной оптики [7-9]
- •8.5. Оптические элементы для анализа и формирования поперечного состава излучения [1]
- •8.6. Цифровая обработка полей в оптических системах [10-13]
- •8.6.1. Виды обработки оптических полей
- •8.6.2. Автоматизированная измерительная система для диагностики структуры лазерных пучков
- •Глава 9. Запись и обработка оптической информации
- •9.1. Общая характеристика оптических систем [1-3]
- •9.2. Однолинзовая система [1-4]
- •9.2.1. Линзы как элементы, выполняющие преобразование Фурье
- •9.2.2. Формирование изображения [1]
- •9.3. Получение изображений в сложных системах [1, 8]
- •9.3.1. Дифракционно-ограниченные системы
- •9.4. Учет аберраций [5]
- •9.5. Голографическая запись информации [2, 6-9]
- •9.5.1. Принцип голографической записи
- •9.5.2. Голограммы Фурье
- •9.6. Оптическая фильтрация и распознавание образов [2,3]
- •9.6.1. Применение системы 4-f
- •9.6.2. Голографический метод синтезирования пространственных фильтров и проблема апостериорной обработки информации
- •9.7. Сопоставление методов когерентной и некогерентной оптики [2]
- •9.8. Характеристики качества изображения [10]
- •Оглавление
5.2. Отрезки, определяющие положение зрачков
Введем величину Vc - линейное увеличение в зрачках
где D’ и D – диаметры выходного и входного зрачков.
Рис. 5.2.1
Отрезки p и p’ (рис. 5.2.1) определяют положение предмета и изображения относительно центров зрачка.
;
Отрезки p и p’ выразим через линейные увеличения V и VC.
Как известно
;
отсюда:
;
;
;
тогда
Так как
то p можно записать как
.
5.3. Передача перспективы оптическими приборами
Центр входного зрачка является центром перспективы в пространстве предметов, как нами уже указывалось в центре входного зрачка пересекаются все главные лучи, несущие изображение предмета. То же самое можно сказать относительно центра выходного зрачка, он является центром перспективы в пространстве изображений.
В зависимости от положения центра входного зрачка, а соответственно и выходного зрачка, относительно предмета менялся характер перспективы, поэтому оптические приборы могут в известных случаях искажать перспективу.
Поскольку положение входного и выходного зрачков взаимосвязаны, то мы будем менять положение выходного зрачка, роль которого будет выполнять зрачок глаза.
Рис. 5.3.1
Пусть имеются два одинаковых по величине предмета (рис.5.3.1), один из них расположен в фокусе системы, а другой несколько ближе.
Первый случай: зрачок глаза расположен между системой и фокусом. Прочертим ход главных лучей и найдем положение центра входного зрачка. Для этого из т. P проводим вспомогательный луч через главные точки, луч BP . Через центр выходного зрачка C1 пройдет луч, параллельный PB1 , через точку M и C’ . Соединяя т. M с точкой P получим ход искомого луча. Продолжая луч PM до пересечения с оптической осью, строим положение центра C входного зрачка. Второй луч, из точки P’ также должен пройти через центр входного зрачка. Отсюда следует его построение; сначала P’M’ , далее M’C’ .
Проведя эти построения мы видим, что более далекая стрелка представляется глазу наблюдателя под меньшим углом зрения. Такая перспектива называется энсоцентрической или нормальной.
Второй случай: зрачок глаза лежит в задней фокальной плоскости. Здесь центр входного зрачка будет находится в бесконечности, слева от оптической системы. Оба предмета наблюдаются под одним и тем же углом. Такую перспективу называют телецентрической.
И, наконец, третий случай, когда зрачок глаза расположен за задним фокусом. Проводя построения, аналогичные первому варианту, мы увидим, что входной зрачок будет располагаться слева от системы на конечном расстоянии. Более близкий предмет виден из точки C’ под меньшим углом, чем менее дальний. Это не естественная перспектива называется гипоцентрической.
Если прибор должен давать правильное представление о пространственной форме предмета, то такая перспектива не допустима.
Рассмотренные положения легко можно проверить на практике. Если мы будем рассматривать через лупу коробок спичек вдоль его большой стороны, оставляя лупу все время неподвижно, то при перемещении глаза от лупы, мы видим сначала передний торец коробка, не видя заднего, затем в какой-то момент коробок нам начнет казаться расширяющимся к его заднему торцу, т.е. задний торец будет перекрывать передний.
Телецентрический ход лучей весьма широко используется в оптических измерительных приборах. Как мы видим в дальнейшем, каждая оптическая система обладает определенной глубиной резкости, т.е. предмет виден одинаково резко при различных положениях внутри некоторого интервала длины вдоль оптической оси. Однако увеличение системы зависит от положения предмета, это мы видели уже раньше. Следовательно, при точных измерениях величины предмета нам необходимо как-то устранить это недоразумение.
Рис. 5.3.2
Для этой цели в пространстве предметов создается телецентрический ход лучей, поместив диафрагму в задней фокальной плоскости (рис.5.3.2). Все главные лучи будут проходить через центр выходного зрачка, следовательно через фокус системы и в пространстве предметов идут параллельно оптической оси. Небольшие перемещения предметов не вызовут изменения угла ; а следовательно, и величины изображения y’ .