Оптика. Введение: предмет оптики. Краткий исторический обзор

1.

Оптика
Лекция 1

2.

План лекции
1.1 Введение: предмет оптики. Краткий исторический обзор.
1.2 Распространение световых волн в вакууме
1.3 Световой поток
1.4 Фотометрические величины
1.5 Фотометрия
1.6 Основные законы геометрической оптики
1.7 Преломление на сферической поверхности
1.8 Свойства центрированных оптических систем
1.9 Элементы матричной оптики

3.

1.1 Введение
• Оптика- раздел физики, изучающий свойства и
физическую природу света, его распространение
в различных средах и взаимодействие с
веществом, а также способы генерации и
регистрации света.
«optos» - видимый

4.

Спектр электромагнитных волн

5.

Современная оптика
• Геометрическая
• Физическая
• Фотометрия
• Кристалло- и металлооптика
• Нелинейная оптика
• Квантовая оптика

6.

7.

8.

Пифагор (6 век до н. э.) Аристотель(5 век до н. э.)
Евклид(4 век до н. э.)
Евклид(3 век до н. э.)

9.

1590 г. З. Янсен
1609 г. Г. Галилей

10.

1665 г. Ф. Гримальди
1669 г. Э Бартоллини

11.

Опыт Ремера

12.

Дж. Кл. Максвелл (1860 г.)

13.

14.

Плоская волна

15.

Сферическая волна

16.

1.3 Световой поток
- поток энергии
Полный поток:
- световой поток [Лм]
Кривая видности

17.

1.4 Фотометрические величины
• Сила света – характеристика
точечного источника
I [кд]
• Световой поток
[лм] (1 лм = 1 кд · 1стер)
• Освещенность
Е [лк] (1 лк = 1 лм / 1м2)
• Светимость – характеристика
протяженного источника света
[лк]

18.

• Яркость – характеристика излучения (отражения)
в заданном направлении
В [кд/м2]
Ламбертовский источник В=const

19.

1.5 Фотометрия
Фотометр - прибор для сравнения источников света или световых потоков
Визуальные
Объективные
Фотографические
Электрические
Фотоэлементы
Фотоумножители
Фотосопротивления
Болометры
Термопары

20.

Фотоэлементы
Вакуумные
Полупроводниковые

21.

Фотоумножители

22.

Фотосопротивления

23.

Болометры

24.

Этот принцип, сформулированный в I в. Героном
Александрийским для отражения света, в общем
виде был сформулирован Пьером
Ферма в 1662 году в качестве самого общего закона
геометрической оптики.

25.

Основные законы геометрической
оптики
• Луч - геометрическая линия, вдоль которой
распространяется световая энергия.
• Лучи независимы (Лучи не взаимодействуют)
• В однородной среде распространяются прямолинейно
Световой луч
Световой пучок

26.

Закон Снеллиуса

27.

Преломление и отражение на
сферической поверхности
Или
Нулевой инвариант Аббе

28.

Преломление и отражение на
сферической поверхности

29.

Свойства центрированных
оптических систем

30.

Свойства центрированных
оптических систем

31.

Свойства центрированных
оптических систем

32.

Элементы матричной оптики

33.

Элементы матричной оптики

34.

35.

Толстая линза

36.

Элементы матричной оптики
Геометрическая оптика – всего лишь некоторое приближение!