Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ. ПОВЕРХНОСТИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В АСТРОНОМИЧЕСКОЙ ОПТИКЕ§ 1.1. Оптические термины и понятияЧасть пространства, в которой распространяются лучи, идущие от эбъекта наблюдения до их встречи с первой оптической поверхностью, называется пространством предметов (или объектов), а та часть, в которой распространяются лучи после их встречи с последней эптической поверхностью, — пространством изображений. Оптическая система может содержать линзы, зеркала или их сочетания. Чисто линзовая система называется диоптрической, а телескопы, имеющие только линзы, — рефракторами. Чисто зеркальная система называется катоптрической, а телескопы, в которых главным и наиболее крупным оптическим элементом является зеркало, — рефлекторами. Системы, содержащие как линзы, так и зеркала, называются катадиоптрическими, а соответствующие телескопы — зеркально-линзовыми. Как правило, зеркальные системы содержат также и линзы (окуляры, корректоры, улучшающие качество изображения, вспомогательные линзовые элементы), однако размеры этих линз всегда много меньше главного зеркала, и потому такие телескопы также называются рефлекторами. В астрономических телескопах используются линзы и зеркала, имеющие плоские, сферические и асферические поверхности, являющиеся поверхностью вращения кривой, описываемой математическим выражением второго (или более высокого) порядка. Если центры кривизны сферических поверхностей и оси симметрии асферических лежат на одной прямой, называемой оптической осью, то такая система называется центрированной. Системы, в которых это требование не соблюдено, называются децентрированными. Мы всегда будем считать, что оптическая ось простирается от объекта через систему до изображения объекта, где бы они ни находились. В астрономиии используются почти исключительно центрированные системы. Децентрированные применяются редко, практически только в солнечных телескопах и в спектрографах. При этом следует иметь в виду, что из-за ошибок изготовления, весовых и температурных деформаций абсолютно точная центрировка оптических систем существует только в теории. Если лучи распространяются в среде с показателем преломления
Это есть закон преломления В. Снеллиуса. Закон отражения является частным случаем закона преломления, если считать
Рис. 1.1. Преломление (а) и отражение (б) луча В этом случае угол между нормалью и отраженным лучом называется углом отражения; численно он равен углу падения. Оптическим путем луча называется сумма произведений геометрических расстояний
Пучок лучей, расходящийся из одной точки (или сходящийся в одной точке), называется гомоцентрическим. Пучок параллельных лучей является частным случаем гомоцентрического пучка. Оптическая система называется идеальной, если гомоцентрический пучок лучей после прохождения через нее остается гомоцентрическим. Идеальная оптическая система строит изображение плоского объекта, перпендикулярного к оптической оси системы, полностью подобное самому объекту. Точечный объект и его изображение (в случае, если система идеальна) находятся в сопряженных точках. Расстояние от первой поверхности до объекта называется передним или первым отрезком и обозначается Если точечный источник света находится в бесконечности и расположен на оптической оси идеальной системы, то последняя соберет все лучи в одной точке Оптическая система или часть ее называется положительной (или собирательной) (рис. 1.3,а), если она увеличивает сходимость падающего на нее пучка лучей или превращает параллельный пучок лучей в сходящийся. В последнем случае плоский волновой фронт превращается в сходящийся к заднему фокусу системы. Если же система превращает падающий на нее пучок в расходящийся (или уменьшает его сходимость), то она называется отрицательной (или рассеивающей). Если оптическая система трансформирует один плоский волновой фронт в другой плоский же волновой фронт, то задний
Рис. 1.2. Фокусы
Рис. 1.3. Примеры положительной (а) иафокальной (б) систем телескопа. 1 — объектив, 2 — фокальная плоскость, 3 — окуляр главный фокус системы уходит в бесконечность и система не меняет сходимость пучка. Такая система называется афокальной (или телескопической) (рис. 1.3, б). Астрономические наблюдения выполняются или с помощью объективных светоприемных приборов (фотопластинка, электронно-оптический преобразователь — ЭОП, фотоумножитель — ФЭУ, телевизионный приемник — в частности, ПЗС-матрида, спектрограф, электрофотометр и пр.) или, реже, визуально. В первом случае телескоп собирает свет изучаемых небесных объектов в фокальной плоскости и строит в ней изображение участка неба. При этом оптическая система телескопа является положительной. Во втором случае телескоп с помощью большого объектива собирает значительное количество света слабых объектов, и с помощью окуляра сжимает его в узкие параллельные пучки, посылаемые в глаз наблюдателя (рис. 1.3, б). Такой телескоп является примером афокальной оптической системы. Отрицательные оптические системы или элементы используются в астрономии лишь как вспомогательные. Оптическая система называется изопланарной, если при изменении положения точечного объекта в пространстве предметов меняется только положение его изображения в пространстве изображений, но вид его остается неизменным. Ни одна реальная оптическая система не является не только идеальной, но даже и не изопланарной. Сначала рассмотрим лучи, выходящие из точки объекта, расположенной на оптической оси системы. Пучки лучей с бесконечно малым телесным углом, распространяющиеся вдоль оптической оси системы, называются параксиальными, а раздел оптики, изучающий их, — геометрической оптикой Гаусса (или просто оптикой Гаусса). Воображаемая плоскость В систему могут входить диафрагмы, т.е. непрозрачные экраны, перпендикулярные оптической оси, обычно с круглым (реже с прямоугольным, в частности щелевидным) отверстием, центр которого расположен на оси системы. Представим себе, что из точки А (рис. 1.4), расположенной на оптической оси системы, во все стороны выходят
Рис. 1.4. Апертурная диафрагма апертурный угол лучи. Не все они пройдут через оптическую систему. Та из оправ линз или та диафрагма Лучи, проходящие через край входного зрачка, называются краевыми или маргинальными. Лучи, промежуточные между параксиальными и маргинальными, пересекают плоскость входного зрачка на расстоянии у от оптической оси. Расстояние у называется зоной. Астрономические объекты находятся на бесконечно далеких расстояниях от оптической системы абсолютная величина отношения диаметра
Апертурный угол а в пространстве предметов является мерой относительного отверстия телескопа:
При небольших относительных отверстиях В зарубежной литературе для относительного фокусного расстояния используется обозначение Перейдем к рассмотрению лучей, выходящих из точек объекта, лежащих вне пересечения оптической оси с плоскостью объекта. Пусть имеется протяженный небесный объект. От разных его точек (рис. 1.5.), не лежащих на оптической оси, проходят в систему пучки лучей, которые называются косыми или наклонными. Косой луч, проходящий через центр О входного зрачка, называется главным. Через оптическую систему пройдут те лучи, которые не встретят ни одну из диафрагм. Та диафрагма
Рис. 1.5. Диафрагма поля зрения. Вверху — диафрагма будет резким; в случае, изображенном на рис. 1.5. вверху, ни один луч от точки предмета, удаленной от оптической оси дальше, чем точка а, не пройдет через диафрагму поля зрения. Если же эта диафрагма не лежит в плоскости изображений (рис. 1.5 внизу), от точки с пройдут все лучи, от точки Угловым полем оптической системы в пространстве предметов называется абсолютное значение удвоенного угла Рассмотрим случай, когда точка предмета не лежит на оптической оси системы. В этом случае передним отрезком Плоскость, в которой лежат оптическая ось и главный луч, называется меридиональной плоскостью. Перпендикулярная ей плоскость, проходящая через оптическую ось, называется сагиттальной (рис. 1.6). Если на рисунке оптическая ось лежит в плоскости чертежа, то последняя совпадает с меридиональной плоскостью. Координатную систему выберем следующим образом: ось х направим вдоль оптической оси в том направлении, в котором луч шел в пространстве предметов, ось у — в меридиональной плоскости вверх, ось
Рис. 1.6. Меридиональная и сагиттальная плоскости сагиттальной плоскости в направлении к читателю. Начало координатной системы О будем помещать каждый раз в вершину рассматриваемой поверхности.
|
1 |
Оглавление
|