Оптична система.
Кардинальні елементи та правило знаків
Кардинальні елементи оптичної системи – це фокуси, фокальні площини, головні точки, головні площини та фокусні відстані.
Задній фокус – це точка на оптичній осі в просторі зображень, спряжена з нескінчено віддаленою точкою, розташованою на оптичні осі в просторі предметів. Позначається F`.
Площина, яка проходить крізь задній фокус та перпендикулярна оптичній осі, називається задньої фокальною площиною оптичної системи.
Передній фокус - це точка на оптичній осі в просторі предметів, спряжена з нескінчено віддаленою точкою, розташованою на оптичні осі в просторі зображень. Позначається F.
Площина, яка проходить крізь передній фокус та перпендикулярна оптичній осі, називається передньою фокальною площиною оптичної системи.
Спряжені та перпендикулярні оптичні осі площини, в яких лінійне збільшення дорівнює 1 називаються передньою та задньою головними площинами, а точки їх перетину з оптичною віссю – передньою та задньою головними точками та позначаються Н та Н`.
Відстань від передньої головної точки до переднього фокуса називається передньою фокусною відстанню, а від задньої головної точки до заднього фокуса – задньою фокусною відстанню.
Правило знаків – це правила визначення знаків величин та напрямків, прийняті при розрахунку оптичних систем, а також при кресленні (та читанні) оптичних схем.
Для відліку різних відрізків та кутів в оптиці прийнято правило знаків, відповідно до якого за додатній напрямок вибраний напрямок розповсюдження світла зліва направо.
- кут променя з оптичною віссю вважається додатнім, якщо промінь, що перетинає вісь, йде зверху вниз, й від’ємним, коли знизу вгору;
- лінійні величини предмета та зображення, а також відрізки висот променів вважаються додатними, якщо вона розташовані на д віссю, і від’ємними, якщо під нею;
- радіус кривизни поверхні є додатнім, коли її центр знаходиться справа від поверхні, і від’ємним – якщо зліва, тобто відлік здійснюється від поверхні до центра;
- величини товщин між заломлюючими поверхнями при розповсюдженні світла зліва направо завжди вважаються додатними;
- кути між променем та нормаллю до поверхні в точках падіння променя (кути падіння та заломлення) вважаються додатними, якщо нормаль, для того щоб вона співпала з напрямком променя, потрібно повернути за годинниковою стрілкою;
- кут між нормаллю та оптичною віссю вважається додатнім, якщо оптична вісь для спів падіння з нормаллю повинна бути повернута за годинниковою стрілкою;
- при відбитті від поверхні змінюється знак у показника заломлення, кута відбиття та величини відстані між відбиваючою поверхнею та наступною (тобто світло розповсюджується справа наліво);
- фокусні відстані вважаються додатними за напрямком світла від головних площин;
- при заломленні та відбитті променів на сферичній поверхні за початок відліку відрізка вважається вершина поверхні. Відрізки вважаються додатними, якщо вони відкладаються вздовж осі справа від вершини у напрямку розповсюдження світла.
Однойменні та спряжені точки, відрізки та кути в просторі предметів та просторі зображень позначаються однаковими літерами. Позначення, що відносяться до простору зображень, позначають знаком «штрих» вгорі кожної букви.
Література
Прикладная оптика: Учеб. пособие для приборостроительных специальностей вузов/Л.Г.Бебчук, Ю.В.Богачев, Н.П.Заказнов и др.; Под общ. ред. Н.П.Заказнова. - М.: Машиностроение, 1988. - 312с., ил.
|
