Раздаточный материал по курсу

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Раздаточный материал по курсу

«Оптические и лазерные приборы»

Лекции.

Кашин Виталий Валерьевич

Калуга 2012 год.

Глава I. Основные понятия и законы физической оптики

Оптическое излучение - электромагнитные волны

Название диапазона	Длины волн, λ	Частоты, ν	Источники
Радиоволны	Сверхдлинные	более 10 км	менее 30 кГц	Атмосферные и магнитосферные явления. Радиосвязь.
Длинные	10 км — 1 км	30 кГц — 300 кГц
Средние	1 км — 100 м	300 кГц — 3 МГц
Короткие	100 м — 10 м	3 МГц — 30 МГц
Ультракороткие	10 м — 1 мм	30 МГц — 300 ГГц
Инфракрасное излучение	1 мм — 780 нм	300 ГГц — 429 ТГц	Излучение молекул и атомов при тепловых и электрических воздействиях.
Видимое (оптическое) излучение	780—380 нм	429 ТГц — 750 ТГц
Ультрафиолетовое	380 — 10 нм	7,5×10¹⁴ Гц — 3×10¹⁶ Гц	Излучение атомов под воздействием ускоренных электронов.
Рентгеновские	10 нм — 5 пм	3×10¹⁶ — 6×10¹⁹ Гц	Атомные процессы при воздействии ускоренных заряженных частиц.
Гамма	менее 5 пм	более 6×10¹⁹ Гц	Ядерные и космические процессы, радиоактивный распад.

, (1.1)

где - амплитуда волны, – время, – волновое число, - частота колебаний. Вспомним ряд известных формул.

; ; ; ; (1.2)

где - длина волны; - круговая частота; - скорость распространения монохроматической волны, т. е. скорость с которой передаётся от точки к точке фаза монохроматического колебания, - период.

. (1.3)

Основные законы оптики

. (1.4)

. (1.5)

. (1.6)

, (1.7)

. (1.8)

При параллельной поляризации, когда вектор Е лежит в плоскости падения коэффициенты отражения и пропускания равны:

, (1.9)

. (1.10)

Если , то и следовательно для параллельно поляризованного излучения т. е. отражения нет.

Так как , то и, следовательно, из (1.6) вытекает, что:

. (1.11)

Соотношение (1.11) называется законом Брюстера.

Интерференция и дифракция

, (1.12)

где , и , соответственно амплитуды и фазы двух когерентных волн: и .

, (1.13)

где - расстояние источников излучения от нормали к экрану ЕЕ в центре интерференционной картины М, Д=ОМ, - длина волны.

, (1.14)

а минимум при:

, (1.15)

где – целое число называемое порядком интерференции.

. (1.16)

, (1.17)

где , - освещённости экрана в точках минимумов и максимумов.

Глава II. Основные понятия и законы геометрической оптики,

Общие свойства оптических систем

Основные понятия геометрической оптики

Правила знаков

Сферические и плоские преломляющие и

отражающие поверхности

. (2.1)

Углы и β смежные, тогда

; . (2.2)

Из тригонометрии известно: , отсюда

. (2.3)

Аналогично из треугольника L'AO можно получить:

. (2.4)

Тогда перемножив левые и правые части уравнений 2.3 и 2.4 получим: c учетом закона Снеллиуса

. (2.5)

Для параксиальных лучей:

AL SL = - , (2.6)

AL’ SL’ = ; SO = R. (2.7)

Тогда

, . (2.8)

Подставим 2.6, 2.7, 2.8 в 2.5:

. (2.9)

или

. (2.10)

. (2.11)

Формула 2.10 показывает, что произведение при преломлении сохраняет свою величину , называемую нулевым инвариантом Аббе. Соотношение 2.10 обычно записывают в виде:

. (2.12)

Формула 2.12 позволяет отыскать положение точки если известно положение точки и .

Формулу 2.12 можно применить и к сферическому зеркалу, т.е. к случаю отражения, если положить . Тогда имеем:

. (2.13)

Кардинальные точки, главные и фокальные

Плоскости и фокусные расстояния

Графическое построение изображений

Рис.2.7.

Основные формулы для сопряжённых точек

Из прямоугольных треугольников ABF и FHM₂ и треугольников M¢₁F¢H¢ и F¢A¢B¢ можно записать:

, (2.14)

. (2.15)

Приравнивая правые части выражений 2.14 и 2.15, получим:

(2.16)

Выражение (2.16) носит название формулы Ньютона и устанавливает зависимость между расстояниями от переднего фокуса до предмета и от заднего фокуса до изображения.

Определим положение точек А и А’ через расстояния от главных точек системы Н и Н’. Из рис. 2.7 следует:

, (2.17)