Сведения из физической и геометрической оптики

1. Сведения из физической и геометрической оптики

• 2 курс Геодезическое инструментоведение

2. Сведения из физической и геометрической оптики

• Краткие сведения из геометрической
оптики.
• Основные понятия и законы
геометрической оптики.

3.

Сведения из физической и
геометрической оптики
Показатель преломления:
• (если символ D отсутствует, значит показатель преломления указан
для длины волны света X = 589,3 нм)
• отношение скорости электромагнитного излучения (света) в вакууме
(n = 1) к фазовой скорости распространения излучения (света) в
данной среде.
– Фазовой скоростью волны называют скорость распространения
поверхности колебаний равной фазы.
Показатель преломления для нормальных условий эксплуатации
(атмосферного давления 760 мм рт. ст. и температуры 20 ± 5° С),
при этом для воздуха n = 1,000274.
Флинты по сравнению с кронами имеют больший показатель
преломления.

4.

Сведения из физической и
геометрической оптики
• 2. Средняя дисперсия:
• (
= 486,1 нм,
= 656,3 нм)
• 3. Коэффициент дисперсии:
• 4. Частная дисперсия:
волны,
- большая длина волны).
• 5. Относительная частная дисперсия:
(
- меньшая длина
• Основными характеристиками среди выше перечисленных
постоянных оптического стекла являются показатель преломления п и
коэффициент дисперсии V.

5. Термооптические постоянные

• Показатели преломления оптических стекол увеличиваются с
увеличением температуры. Для расчета термооптических аберраций,
изменения размеров оптических элементов и изменения увеличения
оптических приборов, вызванных изменением температуры, в каталогах
приводятся термооптические постоянные, например, температурный
коэффициент:
• (изменение абсолютного показателя преломления стекла при повышении
температуры на 1°С для длины волны )
- коэффициент теплового линейного расширения стекол.
Показатель преломления для данной температуры вычисляют по формуле
где, t - температура в °С

6. Показатели качества оптического стекла

• Оптическое стекло подразделяют на категории, классы и группы по
показателям качества.
• Отклонение основных оптических постоянных от установленных в
каталогах значений.
• Бессвильность. Свилями называют стеклообразные прозрачные
включения, отличающиеся по показателю преломления от
окружающего их стекла.
• В стекле допускают только отдельные тонкие свили, по
бессвильности стекла выпускают двух классов.
• Оптическая однородность. Под оптической однородностью, в
общем смысле, понимают постоянство показателя преломления по
объему стекла, характеризуется отношением значения угла
разрешения коллиматора с введенной в поле зрения заготовкой к
теоретическому углу разрешения коллиматора, для стекла первой
категории равна единице, для стекла четвертой категории равна 1,2.

7. Спектральная характеристика коэффициента пропускания света

• Спектральный коэффициент пропускания
с учетом потерь на
граничных поверхностях стекла вычисляется как отношение
прошедшего через стекло потока излучения
к падающему
потоку
:
• Между коэффициентом внутреннего пропускания (без учета потерь
на граничных поверхностях) τ1λ и τλ существует связь:
τλ = Rm τ1λ

8. Спектральная характеристика коэффициента пропускания света

Коэффициент Rm характеризует потери света за счет
отражения на двух граничных поверхностях, определяется
показателем преломления, его значение как функция от п
приводится в каталоге на оптическое стекло.
• Значение Rm при однократном отражении вычисляется
как:
• при многократном отражении:

9. Потери света при прохождении потока излучения через оптическую систему

• При прохождении потока излучения через оптическую
систему, состоящую из преломляющих и отражающих
поверхностей, часть его теряется на отражение,
поглощение и рассеяние.
• Отражением потока излучения называют явление, при
котором свет, падающий на границу двух сред с разными
показателями преломления, частично или полностью
возвращается обратно.
• Количество отраженного света зависит от качества
поверхности, показателей преломления и от угла падения
излучения.

10. Потери света при прохождении потока излучения через оптическую систему

• Отражение от оптически гладкой поверхности
(соответствует 14-му классу чистоты) называют
зеркальным; отражение от шероховатой поверхности,
полученной, например, шлифованием, называют
диффузным или матовым.
• Потери света на отражение могут быть снижены путем
нанесения просветляющих покрытий - тонких пленок,
толщина которых равняется одной четверти от длины
волны падающего излучения. В тонких пленках
происходит явление интерференции, поэтому, кроме
снижения потерь на отражение, в них гасится вредный
рассеянный свет.

11. Потери света при прохождении потока излучения через оптическую систему

Поверхность граничащая с
воздухом
Показатель преломления
Коэффициент
отражения р
Непросветленная оптическая
поверхность
п< 1,5
1,6 <п< 1,7
1,8 <п <2,0
0,04
0,067
0,1
С однослойным просветлением
(химическим методом)
п< 1,52
1,6 < п< 1,64
п> 1,7
0,012
0,021
0,0285
С двухслойным просветлением
не оговаривается
0,011
С трехслойным просветлением
не оговаривается
0,0065
-
82%
94%
(65 - 75)%
(41 - 54)%
(60 - 70)%
Металлы: золото
серебро
платина
алюминий
сталь
хром