Оптическая система (версия Миг)

Оптическая система — совокупность оптических элементов (преломляющих, отражающих, дифракционных и т. п.), созданная для формирования пучков световых лучей (в классической оптике), радиоволн (в радиооптике), заряженных частиц (в электронной и ионной оптике), либо для создания изображений. Оптические системы могут быть компонентами сложных многоэлементных оптико-механических устройств - микроскопов, телескопов, фотоаппаратов и др.

Обычно под оптическими системами подразумевают системы, преобразующие электромагнитное излучение в видимом или близких диапазонах (ультрафиолетовый, инфракрасный). В таких системах преобразование пучков света происходит за счёт преломления и отражения света, его дифракции и поглощения.

В оптическую систему обычно не входят излучатели (источники света) и приемники света (фотопленка, фотоэлемент, матрица видеокамеры или цифрового фотоаппарата), которые рассматриваются отдельно.

Близкие понятия

Понятие оптическая система в русском языке традиционно несколько уже англоязычных понятий optical system и optical instrument.

Следует различать понятия 'оптическая система', 'оптическая схема' и 'оптический прибор'.

• Оптическая схема — графическое представление процесса изменения света в оптической системе. Кроме оптических подсистем на оптической схеме показывают излучатели и некоторые другие вспомогательные элементы.

• Прибор называют оптическим, если хотя бы одна его основная функция выполняется оптической системой. Таким образом, наличие в приборе оптической системы служит необходимым, но не достаточным признаком оптического прибора. Например, добавление к логарифмической линейке лупы, облегчающей отсчет, не делает линейку оптическим прибором. Оптическая система является обязательной и необходимой частью оптических приборов, несмотря на то, что стоимость ее изготовления может быть сравнительно малой. Основные функции некоторых приборов выполняются не только оптической, но и другими системами: механической (нивелир, теодолит), электронной (телекамера).

Соответственно различают оптико-механические, оптико-электронные и другие комбинированные приборы. Типы и разновидности оптических систем весьма разнообразны, однако обычно выделяют:

• изображающие оптические системы, которые формируют оптическое изображение
• осветительные системы, преобразующие световые пучки от источников света.

Устройство и эволюция оптических систем

Первые оптические приспособления были относительно простыми, однокомпонентными (линза, лупа, зеркало, призма).

В современных оптических системах, в оптических приборах и устройствах, обычно можно выделить несколько подсистем, имеющих самостоятельное функциональное назначение. Чаще всего это объектив и окуляр (например, в микроскопе или зрительной трубе); коллиматор, диспергирующая система и камера в спектрографе. Эти оптические подсистемы, в свою очередь, можно делить на меньшие подсистемы, и так далее вплоть до оптических деталей, которые неразложимы с функциональной точки зрения, то есть являются элементами.

От камеры-обскуры - к моноклю

Простейшая оптическая система - камера-обскура, в которой можно выделить экран (например, белую стену, холст, или лист бумаги) и небольшое отверстие, играющее роль объектива.

Триплет

Эволюция оптических схем привела к появлению систем из трёх линз, благодаря чему удалось существенно скомпенсировать наиболее заметные аберрации. Наиболее известна схема Триплет – несимметричный объектив, состоящий из собирающей, рассеивающей, и задней собирающей линзы.

Диафрагма в триплетах обычно расположена перед задней линзой. Триплеты характеризуются заметным падением резкости при открытой диафрагме (почти как монокли), но при малых относительных отверстиях (ниже F/16) они дают хорошую резкость. Эти объективы были широко распространеты в середине ХХ века, их выпускали практически все оптические фирмы в качестве штатного (базового) фотообъектива.

Оптические элементы

Оптическим элементом называют элемент искусственной оптической системы:

• линзы
• призмы
• зеркала
• диафрагмы(оптические),
• прозрачные пластинки
• оптические клинья,
• светофильтры
• оптические сетки
• щели
• поляризаторы
• дифракционные решетки
• зонные пластинки
• световоды
• градиентные оптические элементы — граданы (сельфоки) и т. п.

В оптических приборах не все взаимодействующие со светом детали являются оптическими, специально предназначенными для его изменения. Такими неоптическими деталями в оптических приборах являются оправы линз, корпус и т. п. С другой стороны, совокупность беспорядочно разбросанных оптических деталей тоже не образует оптической системы.

Функции оптических систем

Существует множество функций оптических систем. Главными являются две функции:

• формирование оптического изображения
• формирование в заданной области пространства излучения с требуемыми энергетическими характеристиками (освещённость и др.)

Соответственно этим функциям оптической системы, приборы, в состав которых она входит, называют оптическими приборами (главная функция — получение изображений) и световыми приборами. Оптические системы и приборы, предназначенные для создания оптических изображений, называют иконическими.

См. также

• Точная механика и оптика
• Оптические устройства

Ссылки

• Чуриловский В. Н. Теория оптических приборов. М.-Л.: Машиностроение, 1966.
• «Разглядеть всех» информационный портал