Глава 4. Сведения из геометрической оптики

Геометрическая оптика - раздел оптики, в котором законы распространения света в прозрачных средах рассматриваются с точки зрения геометрии. (11, с.9.)

Пространство, находящееся относительно оптической системы с левой стороны, образует пространство предметов, а находящееся с правой стороны - пространство изображений. Каждой точке, каждому отрезку, лучу в пространстве предметов соответствует точка, отрезок, луч в пространстве изображений. Такие точки, отрезки, лучи называются сопряженными. Сопряженные точки, отрезки, лучи и углы в пространстве предметов и изображений обозначаются одинаковыми буквами и цифрами, но в пространстве изображений они дополняются знаком «штрих».

Геометрическая оптика основывается на понятиях - светящаяся точка, световой луч, световой пучок.

Светящаяся точка, или точечный источник света, - это условный источник излучения света, не имеющий размеров и объема.

Световой луч -условная прямая линия, проведенная от источника света в любом направлении и не имеющая размеров в поперечном сечении.

Световой пучок - это совокупность световых лучей, имеющих упорядоченное направление распространения. Световые пучки бывают расходящимися, сходящимися и параллельными (см. рис. 11). Все световые пучки, имеющие одну общую точку пересечения световых лучей, называются гомоцентрическими пучками. Точка пересечения световых лучей параллельного пучка находится в бесконечности.

Следовательно, светящаяся точка, световой луч и световой пучок - понятия реально не существующие, а являющиеся математической моделью, применяемой для построений и расчетов.

В геометрической оптике принят принцип обратимости: путь светового луча, проходящего через оптическую систему в одном направлении, повторяется лучом, проходящим в обратном направлении.

В геометрической оптике направление распространения света слева направо считается положительным. Для оценки размеров отрезков и углов приняты правила знаков.

Положительными считаются линейные отрезки, расположенные вдоль оптической оси, если их направление относительно точки начала отсчета совпадает с положительным направлением света; радиусы кривизны оптических деталей, если центры кривизны находятся справа от поверхностей, ограничивающих среды; отрезки, перпендикулярные к оптической оси, если они находятся выше оптической оси; угол, если он образован вращением луча вокруг его вершины по часовой стрелке. Линейные отрезки, радиусы кривизны, отрезки, перпендикулярные к оптической оси, углы будут отрицательными, если их направление будет противоположным положительному.

На чертеже отрицательные значения отрезков и углов отмечаются знаком «минус» перед их буквенным или числовым значением.

Толщина оптических деталей и воздушные промежутки между преломляющими поверхностями считаются всегда положительными.