Электронный учебник по курсу «Основы оптики»

Конспект лекций

Конспект лекций опубликован:
Родионов С.А. Основы оптики. Конспект лекций.– СПб: СПб ГИТМО (ТУ), 2000. — 167 с. PDF (2 955 KB)

Программа дисциплины, PDF
Приложение 1 к программе (планирование баллов по неделям), PDF
Приложение 3 к программе (критерии оценивания), PDF

Об авторах
Описание работы с учебником
Введение
1. Описание световых волн
1.1.Основные свойства световых полей
1.2. Уравнения Максвелла
1.3. Математическое описание электромагнитных волн
1.3.1. Волновые уравнения
1.3.2. Монохроматическое поле
1.3.3. Комплексная амплитуда
1.3.4. Уравнение Гельмгольца
1.4. Регистрируемые (наблюдаемые) характеристики поля
1.4.1. Интенсивность поля
1.4.2. Наблюдаемые величины при сложении полей
1.4.3. Квазимонохроматическое и полихроматическое поле
1.4.4. Простейшие монохроматические волны
2. Энергетика световых волн
2.1. Энергетические единицы и соотношения между ними
2.1.1. Поток излучения
2.1.2. Поверхностная плотность потока энергии (освещенность, светимость)
2.1.3. Сила излучения
2.1.4. Энергетическая яркость
2.1.5. Инвариант яркости вдоль луча
2.1.6. Поглощение света средой
2.2. Световые величины
2.2.1. Световые величины
2.2.2. Связь световых и энергетических величин
2.2.3. Практические световые величины и их примеры
2.3. Модели источников излучения
2.3.1. Плоский ламбертовский излучатель
2.3.2. Сферический ламбертовский излучатель
2.4. Поток от излучателей различной формы
2.4.1. Сферический ламбертовский излучатель
2.4.2. Плоский ламбертовский излучатель
2.5. Яркость рассеивающей поверхности
2.6. Освещенность, создаваемая различными источниками
2.6.1. Освещенность, создаваемая точечным источником
2.6.2. Освещенность от протяженного ламбертовского источника
3. Прохождение света через границу раздела двух сред
3.1. Отражение и преломление света на границе раздела двух сред
3.1.1. Закон преломления
3.1.2. Закон отражения
3.1.3. Полное внутреннее отражение
3.2. Формулы Френеля. Соотношение между амплитудами падающих, преломленных и отраженных волн
3.2.1. Формулы Френеля
3.2.2. Распределение энергии между отраженным и преломленным полями
3.3. Различные случаи падения и отражения света
3.3.1. Нормальное падение
3.3.2. Угол Брюстера
3.3.3. Просветление оптики. Тонкие пленки
4. Геометрическая оптика
4.1. Приближение коротких длин волн. Уравнение эйконала
4.2. Основные понятия геометрической оптики
4.2.1. Волновой фронт и лучи
4.2.2. Оптическая длина луча
4.2.3. Конгруэнция лучей
4.3. Основные законы геометрической оптики
4.3.1. Закон независимого распространения лучей
4.3.2. Закон обратимости
4.3.3. Закон прямолинейного распространения
4.3.4. Закон преломления и отражения
4.3.5. Принцип таутохронизма
4.3.6. Принцип Ферма
4.3.7. Закон Малюса-Дюпена
4.3.8. Инварианты
4.4. Пучки лучей
4.4.1. Гомоцентрические пучки лучей
4.4.2. Негомоцентрические пучки
4.4.3. Астигматический пучок
4.5. Перенос поля в приближении геометрической оптики. Пределы применимости геометрической оптики
4.5.1. Уравнение переноса комплексной амплитуды в приближении геометрической оптики
4.5.2. Пределы применимости геометрической оптики
5. Геометрическая теория оптических изображений. Идеальные оптические системы
5.1. Описание оптических систем
5.1.1. Элементы оптических систем
5.1.2. Взаимное расположение элементов в оптической системе
5.1.3. Предмет и изображение в оптической системе
5.2. Теория идеальных оптических систем (параксиальная или гауссова оптика)
5.2.1. Основные положения
5.2.2. Линейное, угловое, продольное увеличение
5.2.3. Кардинальные точки и отрезки
5.2.4. Построение изображений
5.3. Основные соотношения параксиальной оптики
5.3.1. Вывод зависимости между положением и размером предмета и изображения
5.3.2. Угловое увеличение и узловые точки
5.3.3. Частные случаи положения предмета и изображения
5.3.4. Связь продольного увеличения с поперечным и угловым
5.3.5. Диоптрийное исчисление
5.3.6. Инвариант Лагранжа-Гельмгольца
6. Матричная теория Гауссовой оптики
6.1. Преобразование координат лучей оптической системой
6.1.1. Координаты лучей в пространстве предметов и пространстве изображений
6.1.2. Преобразование координат оптических лучей
6.2. Матрица преобразования лучей
6.2.1. Общий вид матрицы преобразования (ABCD-матрица)
6.2.2. Геометрический смысл элементов матрицы преобразования
6.2.3. Виды матриц преобразования
6.2.4. Матрица одной преломляющей поверхности
6.2.5. Матрица зеркальной (отражающей) поверхности
6.3. Матрицы оптической системы, состоящей из нескольких компонентов
6.3.1. Пакет из плоскопараллельных слоев
6.3.2. Оптическая система с нулевыми расстояниями между компонентами
6.3.3. Двухкомпонентная оптическая система
6.3.4. Расчет параксиальных (нулевых) лучей через оптическую систему
6.4. Сводная таблица матриц преобразования
7. Реальные оптические системы. Ограничения пучков
7.1. Реальные (действительные) лучи
7.1.1. Расчет хода реальных лучей
7.1.2. Причины «непрохождения» лучей через поверхность
7.2. Ограничения пучков лучей
7.2.1. Апертурная диафрагма
7.2.2. Полевая диафрагма
7.2.3. Виньетирование
7.3. Описание предметов, изображений и зрачков
8. Аберрации оптических систем
8.1. Формы представления аберраций (поперечная, продольная, волновая)
8.1.1. Общие положения
8.1.2. Поперечные аберрации
8.1.3. Волновая аберрация
8.1.4. Продольные аберрации
8.2. Монохроматические аберрации
8.2.1. Разложение волновой аберрации в ряд
8.2.2. Радиально симметричные аберрации (дефокусировка и сферическая аберрация)
8.2.3. Кома
8.2.4. Астигматизм и кривизна изображения
8.2.5. Дисторсия
8.3. Хроматические аберрации
8.3.1. Хроматизм положения
8.3.2. Хроматизм увеличения
9. Структура и качество оптического изображения
9.1. Основные характеристики структуры изображения
9.1.1. Основные понятия
9.1.2. Функция рассеяния точки
9.1.3. Гармонический периодический объект
9.1.4. Оптическая передаточная функция (ОПФ)
9.2. Схема формирования оптического изображения
9.3. Дифракционная структура изображения
9.3.1. Функция рассеяния точки в случае отсутствия аберраций
9.3.2. Влияние неравномерности пропускания по зрачку на ФРТ
9.3.3. Безаберационная ОПФ. Предельная пространственная частота
9.4. Критерии качества оптического изображения
9.4.1. Предельная разрешающая способность по Релею
9.4.2. Разрешающая способность по Фуко
9.5. Влияние аберраций на ФРТ и ОПФ
9.5.1. Число Штреля
9.5.2. Критерий Релея для малых аберраций
9.5.3. Формула Марешаля. Допуск Марешаля для малых аберраций
9.5.4. Влияние аберраций на ОПФ. Геометрически-ограниченные и дифракционно-ограниченные оптические системы
Приложения
Приложение А. Дифференциальные операторы математической теории поля
Литература
Глоссарий

aco.ifmo.ru

Оптика пособие

Учебное пособие содержит материал лекций по разделу «Оптическое волокно» дисциплины «Волоконная оптика» и предназначено для студен­тов специальности 090106 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем».

Основная цель пособия состоит в объедине­нии и представлении в сжатом виде сведений о физических принципах работы, типах, конструкциях, параметрах, методах контроля и измерения параметров оптических волокон.

В учебном пособии, представляющем собой первую часть курса » Волоконная оптика», изло­жен материал, в котором освещены:

физическая основа передачи информации в оптическом волокне;

специфика распространения света в одномо-довых и многомодовых оптических волокнах;

основные параметры оптических волокон;

источники утечки информации в оптических волокнах, включая утечки информации с внешней поверхности оболочки волокна, потери света на изгибах оптического волокна, ионизационное и температурное воздействие на оптическое волокно;

преимущества оптических волокон как ком­муникационной среды;

классификация и условные обозначения опти­ческих волокон;

конструктивные и технико-экономические показатели оптических волокон;

тесты производственных испытаний.

Читателям предложен словарь терминов и контрольные вопросы для проверки глубины изу­чения материала.

Учебное пособие снабжено упражнениями, задачами и заданиями-ситуациями для закрепле­ния знаний, умений и навыков студентов. Приве­дены вопросы для самоконтроля и варианты твор­ческих заданий. В конце учебного пособия приве­дены контрольные вопросы.

Учебное пособие призвано подготовить чита­теля к дальнейшему изучению специальной лите­ратуры по вопросам защиты волоконно-оптических систем передачи информации.

applied-research.ru

Оптика пособие

Аннотация на обложке, как мне кажется, ограничивает круг читателей, уверяя, что эта книга предназначена для тех, кто «хочет самостоятельно сделать телескоп, рассмотреть каплю воды в микроскоп конструкции Антони ван Левенгука, сконструировать собственный калейдоскоп или октоскоп или сделать простейшую фотокамеру». Но, начиная читать, я совершенно не собирался заниматься этими безусловно увлекательными вещами. Просто, увидев обложку книги, я твёрдо вознамерился сломать в себе стереотипы о физике, уроки которой я так не люблю. К тому же, подобного рода книги могут очень пригодиться людям, далеким от физики, но не безразличным к судьбе человечества.

Зрение для человека – один из основных способов познания. И именно тому, как человек с помощью зрения тысячелетиями исследовал окружающий мир, заглядывал вдаль бесконечного космоса и в микроскопическую вселенную микробов и бактерий, и посвящена эта книга. В ней рассказывается история такой науки как оптика от самого её зарождения и до наших дней, но затрагиваются и другие науки, с которыми связаны оптические приборы и открытия (например, астрономия).

Книга разделена на восемь глав, каждая из которых посвящена одному из великих изобретений в области оптики: микроскоп, телескоп, призма и др. А в конце каждой главы есть небольшая инструкция, как в домашних условиях собрать простенькую, но вполне работающую копию изобретения, которому эта глава посвящена: ящичный фотоаппарат из коробки из-под обуви, микроскоп из стакана и телескоп из картонной трубы. Безусловно, в случае глобальной катастрофы, которая уничтожит все технологии, эта книга поможет людям восстановить утерянные знания и приведёт человечество к возрождению при помощи предметов, оставшихся на помойке и не уничтоженных катаклизмом.

Иллюстрации к «Волшебным линзам и хитроумным ящичкам» рисовал Свен Нурдквист, которого многие знают по замечательной серии книг про Петсона и Финдуса. Его стиль узнаваем с первого взгляда: невероятно проработанные и детальные передние планы, на которых можно найти множество интересных мелочей, а также вездесущие мюклы (да, они тут есть!) и знакомый полосатый котёнок. Поскольку большинство персонажей на картинках – учёные, вдвойне интересно сравнивать их старинные портреты, также приведённые в книге, и то, какими их представил Свен Нурквист. Благодаря его слегка небрежному хулиганскому стилю знаменитые учёные похожи не столько на чинных и строгих людей ‒ а именно такими они изображены на портретах, ‒ сколько на пиратов со спутанными бородами и горящими глазами, а Леонардо да Винчи и вовсе смахивает на пещерного человека. Но этот прием вполне работает – ведь разве было бы интересно смотреть на Галилео Галилея и Антони ван Левенгука, если бы они выглядели как на страницах учебника истории? А при таком подходе начинает казаться, что они действительно были живыми людьми.

«Волшебные линзы и хитроумные ящички» наверняка понравятся не только тем, кто интересуется историей и увлекается различными поделками. Красивые иллюстрации и прозрачный литературный стиль Пелле Экермана способны захватить любого читателя, независимо от его пола и увлечений. А препперам и сурвивалистам (то есть «подготовщикам» и «выживальщикам») рекомендуется завернуть эту книгу в десять слоёв полиэтилена и отнести в убежище, к консервам и макаронам.

Пелле Экерман
«Волшебные линзы и хитроумные ящички. История оптики для любознательных»
Иллюстрации Свена Нурдквиста
Перевод с шведского Марии Корочкиной
Издательство «Белая ворона», 2017

www.papmambook.ru

Оптика пособие

Где получить дополнительную информацию? Пособия по адаптивной оптике в Интернете: в Южной Европейской обсерватории. в Имперском колледже. в Канадско-французско-гавайской обсерватории (включая обзор систем адаптивной оптики во всем мире) Книги:

  • F. Roddier (ed), Adaptive optics in astronomy (Cambridge Univ. Press, 1999)
  • John W. Hardy, Adaptive optics for astronomical telescopes (New York, NY: Oxford University Press, 1998)
  • Tyson, Robert K. Introduction to adaptive optics (Bellingham, WA: SPIE, The International Society for Optical Engineering, 2000).
  • Tyson, Robert K. Principles of adaptive optics (Boston, MA: Academic Press, 1998)

ПЛАН УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ

0. ВВЕДЕНИЕ. Принципы адаптивной оптики, основные части системы.

1. АТМОСФЕРНАЯ ТУРБУЛЕНТНОСТЬ. Получение изображений в условиях турбулентности: ширина изображения и число Штреля. Основные параметры для описания возмущений фазы и качества изображения. Турбулентность Колмогорова. Временная эволюция и изопланатический угол. Статистические свойства мод Зернике.

2. ИСПРАВЛЕНИЕ ЗА ТУРБУЛЕНТНОСТЬ. Частично исправленные изображения. Деформируемые зеркала, их основные типы и характеристики. Зависимость качества коррекции от числа актуаторов. Характеристики управления: ширина полосы для замкнутых и незамкнутых циклов, частота циклов, стабильность.

3. ДЕТЕКТОРЫ ВОЛНОВОГО ФРОНТА. Принципы и осуществление детекторов Шэка-Гартмана и детекторов искривления. Фотонный шум. Другие типы детекторов ( интерферометр сдвига, пирамидальный и др.).

4. ЛАЗЕРНЫЕ ОПОРНЫЕ ЗВЕЗДЫ. Два типа лазерных опорных звезд (рэлеевские и натриевые). Эффект конуса. Невозможность определения наклона и решения проблемы. Лазеры для натриевых опорных звезд. Эксплуатационные трудности.

5. МУЛЬТИ-СОПРЯЖЕННАЯ АДАПТИВНАЯ ОПТИКА (MCAO) (дополнительный материал). Выигрыш в исправлении поля зрения с несколькими деформируемыми зеркалами. Атмосферная томография. Методы исследования мульти-сопряженной адаптивной оптики. Проект MCAO для телескопов Джемини.

Принцип адаптивной оптики

Принципиальная схема системы адаптивной оптики (AO) показана на рисунке (предоставлен Имперским колледжем). Турбулентность исправляется «резиновым зеркалом» (или деформируемым зеркалом (DM)), находящимся в параллельном пучке около выходного зрачка телескопа. Сигналы для управления DM приходят от датчика волнового фронта (WFS), который в реальном времени измеряет оптические аберрации, остающиеся после исправлений. Серво-система стремится свести аберрации к нуля, постоянно подстраивая форму DM.

Свет, используемый для исследования аберраций, дает опорная звезда (GS), ей может быть настоящая звезда (например, исследуемый объект) или искусственная лазерная опорная звезда. Свет от изучаемого объекта также исправляется DM, но затем направляется в научный прибор (например, камеру). Часто свет разделяется по длине волны: красная часть спектра направляется в WFS, инфракрасная — в научный прибор.

Типичные параметры систем AO:

  • Время реакции: 1 миллисекунда
  • Размер корректирующих элементов: от 10 см до 1 м
  • Количество корректирующих элементов: от 13 до 300 и более.
  • Величина опорной звезды: ярче 17

www.astronet.ru

Связаться с нами

Товар возврату не подлежит

Товары надлежащего качества, которые нельзя обменять(вернуть), перечислены в Перечне, утвержденном постановлением Правительства РФ от 19 января 1998г. № 55. Подробнее

  • Параметры
  • Доставка
ПОДЕЛИТЬСЯ С ДРУЗЬЯМИ:

Правила оформления вопросов и отзывов

Написание отзыва требует
регистрации на сайте

Войдите в свою учетную запись Wildberries или зарегистрируйтесь — это займет не более двух минут.

ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ ВОПРОСОВ И ОТЗЫВОВ

В отзывах и вопросах должна содержаться информация только о товаре.

Отзывы могут оставлять покупатели с процентом выкупа не менее 5 % и только на заказанный и доставленный товар.
К одному товару покупатель может оставить не более двух отзывов.
К отзывам можно прикрепить до 5 фотографий. Товар на фото должен быть хорошо виден.

К публикации не допускаются следующие отзывы и вопросы:

  • указывающие на покупку данного товара в других магазинах;
  • содержащие любые контактные данные (номера телефонов, адреса, email, ссылки на сторонние сайты);
  • с ненормативной лексикой, оскорбляющие достоинство других покупателей или магазина;
  • с обилием символов в верхнем регистре (заглавных букв).

Вопросы публикуются лишь после того, как на них получен ответ.

Мы оставляем за собой право редактировать или не публиковать отзыв и вопрос, который не соответствует установленным правилам!

www.wildberries.ru

Это интересно:

  • Купля продажа товаров между физическими лицами ДОГОВОР КУПЛИ-ПРОДАЖИ МЕЖДУ ФИЗИЧЕСКИМИ ЛИЦАМИ г. " " 200 г.Гражданин : , именуемыйв дальнейшем "Продавец", проживающий по адресу:с одной стороны, и гражданин , именуемый вдальнейшем "Покупатель", проживающий по адресу: , с […]
  • Уголовные наказания в 15 лет Ответственность несовершеннолетних Несовершеннолетние при определенных условиях несут уголовную, административную и иную ответственность. Уголовную ответственность несовершеннолетние несут с 14 лет. Уголовной ответственности […]
  • Закон и закономерность детерминизм и индетерминизм волюнтаризм и фатализм Основы философии (Шпаргалки). Р. н / Д .: 201 2 . — 3 2 с. Эта книга универсальна: учебное пособие, справочник и подсказка в нужный момент. Изложенный в ней материал легко усваивается и быстро запоминается. Книга сэкономит вам […]
  • Виды инструкций по правилам безопасности Виды инструктажей по охране труда Обновление: 5 июня 2017 г. Трудовым законодательством РФ предусмотрено, что одной из важнейших обязанностей как работодателя, так и работника является проведение (со стороны работодателя) и […]
  • Как оформить ип как няня Как оформить ип как няня пусть одновременно с регистрацией подает заявление на применение упрощенной системы налогообложения со ставкой 6%. тогда ей нужно будет платить 6% со всего полученного дохода в налоговом периоде и отчисления […]
  • Закон о оперативно розыскной деятельности 2014 Федеральный закон от 21 декабря 2013 г. N 369-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "Об оперативно-розыскной деятельности" и статью 13 Федерального закона "О федеральной службе безопасности" Принят Государственной Думой 11 […]