Основи оптики

Гомоцентричні пучки променівмають загальний центр, тобто всі промені виходять або сходяться в одній точці.

Гомоцентричні пучки променів можуть бути схожими (рис.4.4.1.а), розбіжними (рис.4.4.1.б), або паралельними (рис.4.4.1.в).

Рис.4.4.1. Пучки променів.

Фокус пучка- це точка, в якій всі промені сходяться або з якої вони всі виходять. Хвильовий фронт такого пучка є сферичною поверхнею. В окремому випадку фокус пучка знаходиться на нескінченності, тоді хвильовий фронт плоский, а всі промені паралельні.

Фокус, focus (лат.) - вогнище, місце де горить вогонь.

Фокус може бути уявним або дійсним. Справжній фокус утворений самими променями, а уявний – їх продовженнями (рис.4.4.2).

Рис.4.4.2. Справжній і уявний фокус.

Всі розглянуті пучки є двопараметричними (показник заломлення фіксований, положення фокусу залежить від оптичного вектора, а він має два параметри). Крім таких пучків, існують пучки, що мають більш складні властивості (наприклад, лазерні пучки). Їхня структура визначається не двома, а чотирма параметрами.

4.4.2. Негомоцентричні пучки

Негомоцентричний пучок- це пучок, що не має спільного фокусу (промені не перетинаються в одній точці). Хвильовий фронт такого пучка – не сферичної та не плоскої форми (рис.4.4.3).

Рис.4.4.3. Негомоцентричний пучок.

У негомоцентрических пучків немає загального фокусу, але локальні фокуси.Локальний фокус– це точка, у якій перетинається частина променів пучка (рис.4.4.3). У вузького пучка завжди є локальний фокус. Якщо розглядати широкий пучок як сукупність нескінченно вузьких пучків, то сукупністьлокальних фокусів утворює поверхню складної форми, яка називаєтьсякаустикою.

4.4.3. Астигматичний пучок

Окремим випадком негомоцентричного пучка є астигматичний пучок. Нескінченно вузький астигматичний пучок має два локальні (місцеві) фокуси -сагітальний фокусімеридіональний фокус. Широкий астигматичний пучок має дві площини симетрії, які взаємно перпендикулярні – меридіональну та сагітальну. Каустика є дві смужки (вертикальна і горизонтальна) (рис.4.4.4). У широкого астигматичного пучка поверхня хвильового фронту – поверхня подвійної кривизни, тобто хвильовий фронт має торічну форму.

Рис.4.4.4. Астигматичний пучок.

Відстань між точками і – це міра астигматизму. Цю відстань називають поздовжнім астигматизмом. Якщо , то пучок буде гомоцентричним. Сукупність променів астигматичного пучка називають конусом Штурму.

---