2020-07-01
80
Волновой фронт и лучи
Волновой фронт – это поверхность равной фазы или равного эйконала:
|
Основные свойства волновых фронтов:
- волновые фронты в рамках геометрической оптики не пересекаются между собой;
- через каждую точку пространства проходит волновой фронт, и причем только один.
Уравнение волнового фронта:
|
Луч – это прямая или кривая линия, вдоль которой распространяется энергия светового поля.
Луч -это нормаль к волновому фронту, направление луча совпадает с направлением распространения волнового фронта и определяется оптическим вектором 
в каждой точке пространства.
Если среда, в которой распространяется свет однородна 
, то направление луча остается постоянным: 
, и луч является прямой линией. В неоднородной среде лучи искривляются в сторону градиента показателя преломления 
.
Оптическая длина луча
Оптическая длина луча между точками 
и 
в однородной среде – это произведение геометрической длины пути луча 
на показатель преломления 
среды, в которой распространяется свет:
|
Если среда является неоднородной 
, то путь луча можно разбить на бесконечно малые отрезки 
, в пределах каждого из которых показатель преломления можно считать постоянным:
|
Если есть несколько однородных сред, разделенных границами, то оптическая длина луча вычисляется как сумма оптических длин луча в каждой среде:
|
Конгруэнция лучей.
Конгруэнция – это такая совокупность линий в пространстве, для которой выполняется условие, что через любую точку пространства можно провести только одну линию из этой системы.
|
где 
– множество лучей в пространстве.
Нормальная конгруэнция – это конгруэнция, все линии которой пересекаются некоторой поверхностью под прямым углом.
Пучок лучей – это множество лучей, которое представляет собой нормальную конгруэнцию.
Пучки лучей
