Матричная оптика: различия между версиями

'''Матричная оптика'''

 

Матричная оптика (в дальнейшем МО) представляет собой раздел вычислительной (геометрической) оптики, посвященный синтезу оптических систем, состоящих из отдельных и самостоятельных оптических элементов, свойства которых могут быть представлены соответствующими матрицами.

 

[[Файл:Лучи света copy.jpg|thumb|right|Лучи света]]В основе положений матричной оптики лежит принятое в геометрической оптике понятие о световом луче (луче света) , который может быть представлен в виде световой трубки бесконечно малого сечения, т.е. о трехмерной фигуре, в границах которой распространяется энергия излучения, не выходя за ее боковую поверхность и не проникая через нее извне.

 

При рассмотрении единичного луча принято пренебрегать кривизной оптической поверхности и объяснять имеющие при этом изменения направления волнового фронта на основании использования принципа Гюйгенса-Френеля, единым образом описывающего как преломление, так и отражениесвета, рассматриваемого в виде плоских волн, падающих на плоскую же поверхность. Эта плоскость касается искривлённой поверхности в точке падения луча, а нормаль к ней совпадает по направлению с радиусом кривизны поверхности в этой точке. (рис. ) Но пренебрежение кривизной поверхности при рассмотрении нескольких лучей, падающих на разнесённые в пространстве точки неплоской поверхности на том основании, что кривизна поверхности мала, а точки выбраны близко друг к другу ( что постулируется в МО), всегда приводит к грубым ошибкам.

 

Имеющие при рассмотрении пути луча, падающего на границу двух сред, геометрические соотношения могут быть представлены обобщающей формулой:

 

Как отражённый, так и преломлённыё лучи лежат в плоскости падения, проходящей через падающий луч и нормаль к поверхности в точке встречи луча с поверхностью. Для кривых оптических поверхностей эта плоскость не всегда совпадает с меридиональной плоскостью оптической системы, проходящей через её оптическую ось и точку падения луча. И вообще забвение того факта, что в реальной оптической системе лучи распространяются в трёхмерном пространстве, а не в плоскости листа, на котором изображена оптическая схема, нередко ведёт к ошибкам.Возникающие при этом проблемы рассматриваются в разделе геометрической оптики, относящемся к расчёту аберраций, что выходит за рамки применения МО.

 

Преимущество матричного подхода перед традиционно принятым методом скрупулёзного расчёта изменения направления луча на каждой оптической поверхности заключается в существенном упрощении процесса конструирования оптимальной оптической схемы путём быстрого выбора возможных вариантов на начальной его стадии. Ограничения применения обусловлены свойственной параксиальному приближению трудностями с проведением аберрационного расчёта системы с учётом свойств реально выбранных ее элементов.

== Литература ==