Шехонин А.А. (ред.) Основы оптики

СПб: СПбГУ ИТМО, 2009. — 162 с.Конспект лекций подготовлен на кафедре прикладной и компьютерной оптики СПбГУ ИТМО на базе материалов многолетнего чтения лекций заведующим кафедрой прикладной и компьютерной оптики, д. т. н. , профессором Родионовым С. А. Составители: д. т. н., проф. Вознесенский Н. Б. ; к. т. н., доц. Иванова Т. В...к. т. н., доц. Вознесенская А. О. Под редакцией проф. Шехонина А. А.
Излагаются фундаментальные основы геометрической оптики. На основе уравнений Максвелла рассматриваются основные свойства световых полей и их математическое описание. На основе решения волнового уравнения определяется основное уравнение геометрической оптики – уравнение эйконала. Излагается теория идеальных оптических систем, рассматриваются реальные оптические системы и их отличия от идеальных. Излагаются основы теории аберраций, характеристики и критерии качества оптического.
изображения, и влияние на них аберраций.
Для студентов оптических направлений подготовки и специальностей: 200200.62, 200203.65, 200204.65, 140400.62, 200201.65.Введение.
Описание световых волн.
Основные свойства световых полей.
Уравнения Максвелла.
Математическое описание электромагнитных волн.
Регистрируемые (наблюдаемые) характеристики поля.
Энергетика световых волн.
Энергетические единицы и соотношения между ними.
Световые величины.
Модели источников излучения.
Поток от излучателей различной формы.
Яркость рассеивающей поверхности.
Освещенность, создаваемая различными источниками (закон обратных квадратов).
Прохождение света через границу раздела двух сред.
Отражение и преломление света на границе раздела двух сред.
Формулы Френеля. Соотношение между амплитудами падающих, преломленных и отраженных волн.
Различные случаи падения и отражения света.
Геометрическая оптика.
Приближение коротких длин волн. Уравнение эйконала.
Основные понятия геометрической оптики.
Основные законы геометрической оптики.
Пучки лучей.
Перенос поля в приближении геометрической оптики. Пределы применимости геометрической оптики.
Геометрическая теория оптических изображений. Идеальные оптические системы.
Описание оптических систем.
Теория идеальных оптических систем (параксиальная или гауссова оптика).
Основные соотношения параксиальной оптики.
Матричная теория Гауссовой оптики.
Преобразование координат лучей оптической системой.
Матрица преобразования лучей.
Матрицы оптической системы, состоящей из нескольких компонентов.
Реальные оптические системы. Ограничения пучков.
Реальные (действительные) лучи.
Ограничения пучков лучей.
Описание предметов, изображений и зрачков.
Аберрации оптических систем.
Формы представления аберраций (поперечная, продольная, волновая).
Монохроматические аберрации.
Хроматические аберрации.
Структура и качество оптического изображения.
Основные характеристики структуры изображения.
Схема формирования оптического изображения.
Дифракционная структура изображения.
Критерии качества оптического изображения.
Влияние аберраций на ФРТ и ОПФ.
Приложения.
Дифференциальные операторы математической теории поля.
Дифференциальные операторы 1-го порядка.
Дифференциальные операторы 2-го порядка.
Основные математические тождества теории поля.
Сводная таблица матриц преобразования.
Литература.