граммы (боковые грани) (рис. 4.7).
Аберрация оптических систем - погрешности изображений в оптических системах, связанные как с несовершенством самих систем, так и с волновой природой света.
4.2.2. Физическая оптика Рис 4 7 Трехгранная призма.
Физическая оптика рассматривает проблемы, связанные с природой света и световых явлений. В основе физической оптики лежит представление о том, что свет есть поперечные электромагнитные волны. К числу явлений, подтверждающих это представление, отнесены дифракция света, интерференция света, поляризация света. Совокупность явлений, в которых проявляется волновая природа света, изучается волновой оптикой, фактически являющейся частью электродинамики.
Оптическое излучение - электромагнитные волны, длина которых заключена в диапазоне с условными границами от 1 нм до 1 мм. К оптическому излучению относят помимо воспринимаемого человеческим глазом видимого излучения -света (от 400 до 740 нм) также инфракрасное излучение с длиной волны более 740 нм и ультрафиолетовое излучение с длиной волны короче 400 нм. Волновые свойства оптического излучения обусловливают явления дифракции, интерференции и поляризации света, а также некоторые другие.
Различные виды оптического излучения классифицируются по следующим признакам:
- природа излучения - тепловое и люминесцентное излучение;
- степень однородности спектра - монохроматическое и немонохроматическое;
- степень упорядоченности ориентации электрического и магнитного векторов-естественное, поляризованное линейно, по кругу, эллиптически;
- степень рассеянности потока - направленное, диффузное, смешанное.
Цвет света - субъективное ощущение воспринимаемой глазом видимой части света определенной частоты (или комбинации частот). Длины волн света «простых» цветов: фиолетовый и синий - 380-470 нм; сине-зеленый (голубой) - 480-500 нм; зеленый - 510-560 нм; желто-оранжевый - 570-590 нм; красный - 600-760 нм.
Для запоминания последовательности цветов от красного к фиолетовому используют первые буквы фразы «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидят Фазаны».
Когерентность света - согласованное протекание во времени нескольких колебаний или волновых процессов, проявляющееся при их сложении. Колебания называются когерентными, если разность их фаз остается постоянной во времени и при сложении колебаний определяет амплитуду суммарного колебания. Два гармонических (синусоидальных) колебания всегда когерентны. Если у когерентных колебания сдвиг фаз отсутствует, то они синфазны. Если свет состоит из электромагнитного излучения строго одной частоты, то он монохроматичен.
Спектр колебаний - совокупность простых гармонических колебаний, на которые может быть разложено сложное колебательное движение.
Дисперсия света - зависимость показателя преломления п вещества от частоты (длины волны) света.
Поглощение света -уменьшение интенсивности света, проходящего через материальную среду.
Поляризация света - неравноправие различных направлений в плоскости, перпендикулярной световому лучу.
Световой одиночный импульс (фотон) всегда поляризован полностью. Но свет состоит из множества не связанных друг с другом фотонов, и поэтому у обычных источников света свет не поляризован. Однако взаимодействие элементарных излучателей приводит к их частичной взаимосвязи, к повороту фотонов и к частичной или полной поляризации светового луча в целом.
Характер поляризации принято определять по проекции вектора электрической составляющей света на плоскость, перпендикулярную лучу. В общем случае такая проекция - эллипс, тогда поляризация называется эллиптической.
Предельными случаями является круговая поляризация, когда эллипс вырождается в круг, и линейная поляризация, когда эллипс вырождается в прямую линию.
Поляризатор - устройство для получения полностью или частично поляризованного света. Поляризатор может быть использован в качестве анализатора поляризованного излучения. Два параллельно установленных поляризатора полностью пропускают поляризованный свет. Поворот одного из них относительно другого на 90 градусов полностью перекрывает любой свет.
Дифракция света - отклонение луча света, проходящего около края непрозрачного предмета, в сторону его геометрической тени.
Дифракция волн - характерная особенность распространения волн независимо от их природы. Дифракция волн существенно зависит от соотношения между длиной волны и размерами объекта и наиболее отчетливо проявляется тогда, когда длина объекта и длина волны соизмеримы (рис.4.8).
Интерференция света - сложение волн, при котором наблюдается характерное пространственное распределение интенсивности света (интерференционная картина) в виде чередующихся светлых и темных полос.
Интерференция света возникает только в том случае, если частоты складывающихся волн одинаковы и разность фаз постоянна во времени, т.е. волны когерентны. Расстояние d между интерференционными полосами тем больше, чем боль-
от Si
Рис. 4.9. Интерференция света: образование интерференционной картины (а) и ее вид (б).
а)
б)
Рис. 4.8. Дифракция света: отклонение пучка света в сторону тени (а); дифракционная картина за непрозрачным круглым предметом (б).
