2. Основные положения геометрической оптики (продолжение)

Основные понятия геометрической оптики
Волновой фронт и лучи
Луч – это прямая или непрямая линия, вдоль которой распространяется
энергия светового поля.
Волновой фронт – это поверхность
равной фазы или равного эйконала
световой волны:
– эйконал.
Т.е., для различных const можно получить различные волновые фронты
или волновые поверхности.
1
Основные свойства волновых фронтов
- волновые фронты не пересекаются между собой (в рамках ГО);
- через каждую точку пространства проходит волновой фронт и причем
только один.
В однородной среде направление луча q остается постоянным:
Для неоднородной среды
2
Оптическая длина пути
Отрезок луча между P1 и P2 наз.
геометрической длиной l
Оптическая длина луча в однородной
среде – это произведение геометрической
длины l на показатель преломления среды:
3
Для нескольких однородных сред:
Конгруэнция лучей
Для того чтобы множество линий (лучей) образовывали пучок, нужно
чтобы это множество составляло конгруэнцию.
Конгруэнция – это такая совокупность линий
в пространстве, для которой выполняется
условие: через любую точку пространства
можно провести только одну линию из этой
совокупности.
Нормальная конгруэнция – это конгруэнция,
все линии которой пересекаются некоторой
поверхностью под прямым углом.
4
Основные законы ГО
Закон независимого распространения лучей
Если через точку пространства проходит несколько лучей, то каждый
луч ведет себя так, как если бы других лучей не было.
Закон обратимости
Траектория и длина хода лучей не зависят от направления
распространения.
Закон прямолинейного распространения
В однородной среде лучи – прямые линии.
Закон преломления и отражения
5
Принцип таутохронизма
Оптическая длина любого луча между двумя волновыми фронтами
одна и та же:
Принцип Ферма
Оптическая длина луча между
двумя точками минимальна по
сравнению со всеми другими
линиями, соединяющими эти точки:
Луч, соединяющий две точки, идет
по такому пути, который требует
наименьшего времени (по самому
быстрому пути).
6
Пучки лучей
Гомоцентрические пучки
Фокус пучка – это точка, в которой лучи сходятся или из которой они
выходят. Волновой фронт – сфера.
7
Действительный и мнимый фокусы.
Негомоцентрические пучки
Локальный фокус – это точка, в
которой пересекается часть лучей
пучка.
Совокупность локальных фокусов –
поверхность сложной формы,
называемая каустикой.
8
Астигматический пучок – частный случай негомоцентрического пучка
Расстояние
– мера астигматизма.
9