Геометрическая оптика как предельный случай волновой оптики

Распространение света представляет в общем случае волновой процесс. Однако, в частности, в вопросах образования изображения решение можно получить более простым путем, с помощью представлений геометрической оптики, в которой распространение света рассматривается на основе представления о световых лучах.

Реально невозможно получить световой луч как прямую линию вследствие явления дифракции. Например, угловое расширение реального светового пучка, пропущенного через диафрагму (отверстие) диаметра D, определяется углом дифракции φ ≈ λ / D. Однако, угловое отклонение, нарушающее прямолинейность распространения света в однородной среде, может быть весьма мало, если размеры отверстия (или препятствия) велики по сравнению с длиной волны λ (λ << D).

При пользовании законами лучевой оптики нельзя забывать, что они лишь первое приближение к действительности и, что без дифракционных явлений не обходится ни один случай распространения света.

Соответствующие оценки влияния расстояния

от освещаемого объекта до экрана при данных λ и D дают соотношение выполнения приближения геометрической оптики [ ]

(31-2)

Примечание. Реальные оптические системы дают удовлетворительное изображение только при определенном ограничении ширины пучков лучей. Любая оптическая система – глаз, фотоаппарат и т. п. в конечном счете рисует изображение практически на плоскости (сетчатка глаза, фотопленка и т. п.), объекты же в большинстве случаев трехмерны. Чем уже пучки, тем отчетливее изображение предмета на плоскости. Наличие ограничивающих диафрагм, роль которых может играть, например, оправа линзы, объектива существенно для всякого оптического инструмента: от величины и положения диафрагм зависит отчетливость изображения. Но при этом должно выполнятся соотношение (31-2).

Вопросы для самоконтроля.

1. Что называется абсолютным, относительным показателями преломления?

2. Сформулируйте законы отражения и преломления.

3. В чем заключается явление полного внутреннего отражения?

4. Как устроен световод? Его применение.

5. При каких условиях можно использовать приближение геометрической оптики?

Лекция № 32

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА

План

1. Интерференция света. Когерентность и монохроматичность световых волн. Временная когерентность. Время и длина когерентности.

2. Пространственная когерентность. Радиус когерентности.

3. Оптическая длина пути. Оптическая разность хода. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников.