Оптические расчёты: различия между версиями
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Редактирование |
Викификация |
||
Строка 6:
Оптические расчёты представляют собой разновидность математических расчётов, проводимых в области Оптики - науки об излучении и его взаимодействии с веществом.
С точки зрения концепция оптики, как научной дисциплины, оптика эволюционировала от [[Геометрическая |Геометрической ]]или [[Лучевая |Лучевой ]]оптики (нем. Strachlenoptik), основы которой были заложены ещё в Древнем мире [[Герон Александрийский |Героном Александрийским ]]и другими философами, развиты в трудах [[Тихо де Браге]]([[1546]] – [[1601]]), затем дополнены представлениями [[Волновая оптика |Волновой оптики ]](Wellenoptik), начавшейся с догадки [[Христиан Гюйгенс |Христиана Гюйгенса ]]([[1629]]-[[1695]]) о волновой природе света, подтверждённой экспериментами [[Томас Юнг |Томаса Юнга ]](
Наши знания о природе формируются на базе понятий, получаемых в результате опыта. Так получилось, что на своём опыте человек усвоил представления о волне и частице,но для получения представления об излучении, или, что будет рассматриваться как его синоним -о свете, который есть ни то, ни другое, в своей практической деятельности
Он и многие не упомянутые здесь учёные, внёсшие свой вклад в развитие оптики и её применение в практике (Прикладная оптика) использовали более или менее удачные математических и описательные модели ad hoc, как и любые модели имевших определённые границы, в которых они применимы.Классическим образцом популярной описательной модели является планетарная модедь атома Резерфорда.
Поэтому для достижения успеха в проведении оптических расчётов недостаточно знать те или иные принятые в оптике закономерности, но и иметь представление о тех границах, за пределами которых они теряют свою справедливость.Иными словами подняться с уровня ''знания'' на уровень ''понимания''.
Строка 15:
==Начала волновой оптики==
Возникший дуализм в представлениях о поле излучения
Корпускулярная теория света достаточно хорошо объясняет квантовые свойства света (фотоэффект), но не годится для объяснения
Показателем преломления среды n, в которой распространяется излучение, называется отношение скорости света в вакууме c к скорости света в данной среде v, а именно: Невозможно разобрать выражение (лексическая ошибка): n = с / v Поскольку скорость света представляет собой наивысшую скорость, достигаемую в природе, то показатель преломления любого вещества всегда больше единицы.▼
Явление замедления света при его распространении в среде непосредственно вытекает из уравнений Максвелла учитывающих свойства среды при распространении электромагнитной волны через диэлектрическую постоянную среды и магнитную проницаемость , как: . Волновые свойства света в матричной оптике, равно как и вообще в расчётах в геометрической оптике, учитываются неявным образом, через зависимость показателя преломления от длины волны , а точнее - от частоты , связанных между собой соотношением: с = . Существенно, что длина волны зависит от показателя преломления среды, а частота не зависит. По крайней мере, до тех пор, пока интенсивность света не станет настолько высокой, что начнут сказываться нелинейные эффекты. Многие оптические среды (но не все) не обладают магнитными свойствами, Для них и потому . Показатель преломления воздуха близок к единице и потому в геометрической оптике по умолчанию считается, что показатель преломления среды, в которой находятся элементы оптической схемы, равен единице. Это неверно в общем случае, например при расположении части или всей оптической системы в среде с n > 1 (так называемая иммерсия). Однако это в случае однородной (изотропной) оптической среды легко может быть учтено при расчётах в рамках геометрической оптики▼
▲Показателем преломления среды <math>n</math>, в которой распространяется излучение, называется отношение скорости света в вакууме <math>c</math> к скорости света в данной среде <math>v</math>, а именно:
▲Явление замедления света при его распространении в среде непосредственно вытекает из уравнений Максвелла учитывающих свойства среды при распространении электромагнитной волны через диэлектрическую постоянную среды <math>\varepsilon</math>и магнитную проницаемость <math>\mu</math>, как:<math> n =\sqrt[2]{\varepsilon\mu}</math> . Волновые свойства света в матричной оптике, равно как и вообще в расчётах в геометрической оптике, учитываются неявным образом, через зависимость показателя преломления от длины волны <math>n(\lambda)</math> , а точнее - от частоты <math> n (\nu)</math> , связанных между собой соотношением:<math>
| |||