Московский Государственный Технический Университет имени Н. Э. Баумана
Кафедра МТ-12
Лазерная техника и технологии
ФОКУСИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫЛТУ
Лекционный курс за 9ый семестр
Преподаватель Богданов А.В.
Лекции
Студента группы МТ-12-91
________________________
С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы.
Основная литература
1. Турыгин И.А. Прикладная оптика. кн1 М.:Машиностроение,1965. -363с.
2. Турыгин И.А. Прикладная оптика. кн2 М.:Машиностроение,1966. -431с.
5. Оптическое стекло: Каталог СССP ГДP.
6. Ю.М.Климков, Пpикладная лазеpная оптика.-М.:Машиностpоение, 1985г.-349с
7. Климков Ю.М. Расчет оптико-электронных приборов с лазерами.-М:Советское радио, 1978.-262с.
8. Пахомов Цибуля. Расчет оптических систем лазерных приборов.
9. Технологические лазеpы: Спpавочник: В 2т. Т.2 Г.А.Абильсиитов, В.Г.Гонтаpь, А.А.Колпаков и дp. Под общ. pед. Г.А.Абильсиитова.- М.:Машиностpоение. 1991.-544с.
8. Оптические матеpиалы для инфpакpасной техники/ E.М.Воронкова, Б.Н.Гречишников, Г.И.Дистлеp, И.П.Петpов.-M.:Наука.1965.-344c.
9. A.B.Иванов Пpочность оптических матеpиалов.-Л.:Машиностpоение. Ленингpадское отделение,1989г.-144с.
10. Борн М., Вольф Э. Основы оптики.-М:Наука, 1973.
11. Григорьянц А.Г.,Фромм В.А. Оптимизация характеристик сфокусированного лазерного луча для сварки.-Препринт.-Троицк,1984.-56 с. (НИЦТЛ АН СССР N 5).
12.Шредер Г,.Трайбер Х Техническая оптика: Пер. с нем. / Пер. Ильинский Р.Е.- М.: Техносфера, 2006.- 423 с.: ил.- (Мир физики и техники).- Библиогр. в конце доп.- ISBN 5-94836-075-X.
13. Ю.Айхлер, Г.-И.Айхлер Лазеры. Исполнение, управление, применение Пер. с англ. Л.Н.Казанцевой М.,: Техносфера, 2008.-438
Дополнительная литература
1. Яворский Б.М.,Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. изд.7 М.:Наука 1979.-860с.
8. Сена Л.А. Единицы физических величин и их размерности.-М:Наука,1988
ИЗОБРАЖЕНИЕ, ОБРАЗУЕМОЕ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ.
(т.1 с.5)
Основными понятиями геометрической оптики являются:
1. понятия о светящейся точке как бесконечно малом источнике излучения;
2. понятия о пучке световых лучей, исходящих из светящейся точки, вдоль
которых происходит распространение световой энергии в пространстве.
Допущение представлений о светящейся точке и световых лучах является упрощением действительности. На самом деле световая энергия всегда распространяется в некотором объеме, однако, именно эти представления о светящейся точке и световых лучах позволяют наиболее простыми и наглядными методами объяснить принципы действия большинства оптических приборов. Исключением являются, главным образом, приборы, основанные на использовании особых свойств света, как, например, интерферометры, поляриметры и другие.
Геометрической оптикой не могут быть объяснены вопросы, связанные с разрешающей силой оптических приборов и распределением энергии в изображении. На эти вопросы исчерпывающие ответы дает лишь волновая теория света. Геометрическая оптика является предельным случаем волновой, когда длина волны равна нулю.
Если распространение света происходит в однородной среде, то световые лучи будут иметь форму прямых линий. Совокупность световых лучей называется световым пучком. Когда лучи пучка имеют общую точку пересечения, то пучок называется гомоцентрическим, а точка пересечения всех лучей - центром этого пучка. Центр пучка, входящего в оптическую систему, называется предметной точкой, а центр этого же пучка по выходе из оптической системы называется изображением предметной точки. Всякий предмет и его изображение в геометрической оптике рассматривается как совокупность предметных точек и изображений, поэтому задача нахождения изображения предмета сводится к нахождению изображений его отдельных точек (нахождению положения центров выходных пучков).
Гомоцентрические пучки по своему строению могут быть:
3 расходящиеся,
3 параллельные,
3 сходящимися пучками лучей.
В зависимости от положения пучка лучей относительно оптической системы (OC) лучи или действительно проходят через центр пучка или же через этот центр проходят их воображаемые направления. Предметная точка или её изображение в 1-м случае будут
действительными во 2-м мнимыми.
Если предметная точка обозначается буквой " A ", то соответствующее ей изображение принято обозначать той же буквой, но со штрихом " A' ". Это относится и к другим изображениям. В физической оптике СВЕТЯЩЕЙСЯ ТОЧКОЙ называют такой малый источник излучения, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием, на котором рассматриваются вызываемые им световые явления (Звезда по отношению к земной поверхности).
 |
В оптически однородной среде световые колебания от точечного источника света за определенный промежуток времени распространяются по всем направлениям на одинаковые расстояния и образуют в пространстве сферическую волновую поверхность, все точки которой находятся в одинаковой фазе колебаний. Нормали к этой волновой поверхности в геометрической оптике называются лучами. Если после выхода из оптической системы волновая поверхность будет также сферической, то нормали к ней будут иметь общую точку пересечения (A'),являющуюся точечным или идеальным изображением точки (A). (фиг. 2).
В самом понятии об идеальном изображении точки есть расхождения между геометрической и физической оптикой. В геометрической оптике изображением светящейся точки является геометрическая точка. Она - центр пересечения лучей вышедшего пучка. В действительности вид изображения точки определяется дифракцией света.
ДИФРАКЦИЕЙ СВЕТА называют совокупность явлений, обусловленных волновой природой света и наблюдающимися при его распространении в среде с резко выраженными неоднородностями. Под дифракцией света понимают отклонения от простых законов распространения света, описываемых геометрической оптикой. В узком смысле - явление огибания светом малых препятствий т.е. отклонения от законов геометрической оптики. (стр.604 [3].)
Дифракционное изображение точки со значительным увеличением:
Радиус 1-го темного кольца:
l - длина волны,
n' - показатель преломления последней
среды,
u' - угол вышедшего пучка лучей.
| 
|
Если в центральном диске 100% энергии, то в 1-м светлом кольце - 1.75%,во 2-м светлом кольце - 0.42%.
Центральный диск принимают за изображение точки. Если волновая поверхность в пространстве изображений не является сферической, то нормали к ней не имеют общей точки пересечения и, следовательно, вышедший пучок не будет гомоцентрическим. В этом случае говорят, что система обладает аберрациями, а изображение получается в виде пятна, превышающего своим размером идеальное дифракционное изображение точки. Т.к. предмет состоит из ряда светящихся точек, то его изображение в этом случае будет состоять из ряда пятен, что приводит к нерезкому изображению (расплывчатому).
Реальные оптические системы всегда имеют остаточные аберрации, однако, при расчете ОС стараются найти такое сочетание линз, сортов стекол и расстояний между линзами, чтобы остаточные аберрации были малы, а вызываемые ими нерезкости изображения не имели бы практического значения.
Действие оптической системы основано на применении:
- закона независимого распространения света,
- закона преломления света,
- закона отражения света.
Эти законы определяют ход лучей через ОС и, следовательно, дают возможность определить положение и величину изображения.