Основные понятия геометрической оптики

Волновой фронт и лучи

Луч

– это прямая или непрямая линия, вдоль которой распространяется энергия светового поля.

Волновой фронт

равной фазы или равного эйконала световой волны: – это поверхность – 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

P

1 и

P

2 геометрической длиной

l

наз.

Оптическая длина

длины

l

луча в однородной среде – это произведение геометрической 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

совокупности.

– это такая совокупность линий в пространстве, для которой выполняется условие: через любую точку пространства можно провести только одну линию из этой

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

пучка.

– это точка, в которой пересекается часть лучей Совокупность локальных фокусов – поверхность сложной формы, называемая каустикой.

8

Астигматический пучок – частный случай негомоцентрического пучка Расстояние – мера астигматизма.

9