Sistem optic ( ing. sistem optic ) - un set de elemente optice ( refractive , reflectorizante , difractive etc.), create pentru a converti fasciculele de lumină (în optică geometrică ), undele radio (în optica radio), particulele încărcate (în electronică și optica ionică ) [1] .
Schema optică - o reprezentare grafică a procesului de schimbare a luminii într-un sistem optic.
Un instrument optic este un sistem optic conceput pentru a îndeplini o sarcină specifică, constând din cel puțin unul dintre elementele optice de bază. Un dispozitiv optic poate include surse de lumină și receptoare de radiații . Într-o formulare diferită, Dispozitivul este numit optic dacă cel puțin una dintre funcțiile sale principale este îndeplinită de un sistem optic.
În dispozitivele optice, nu toate părțile care interacționează cu lumina sunt optice, special concepute pentru a o schimba. Astfel de părți non-optice ale instrumentelor optice sunt ramele lentilelor, corpul etc.
O colecție de părți optice împrăștiate aleatoriu nu formează un sistem optic.
De obicei, sistemele optice înseamnă sisteme care convertesc radiația electromagnetică în domeniul vizibil sau aproape ( ultraviolete , infraroșii ). În astfel de sisteme, transformarea fasciculelor de lumină are loc datorită refracției și reflectării luminii, difracției acesteia (care este un caz special al fenomenului de interferență (dacă este necesar să se țină cont de limitarea lungimii fronturilor de undă) , absorbția și amplificarea intensității luminii (în cazul utilizării amplificatoarelor cuantice).
Tipurile și varietățile de sisteme optice sunt foarte diverse, dar de obicei există sisteme optice de imagistică care formează o imagine optică și sisteme de iluminare care convertesc fasciculele de lumină din surse de lumină.
Denumite și părți optice. Din punct de vedere istoric, acestea au fost:
În secolul al XIX-lea , această tetradă a fost completată cu polarizatoare și elemente de difracție (rețeaua de difracție , eșalonul Michelson ).
În secolul al XX-lea au existat:
Sistemul optic este proiectat pentru transformarea spațială a câmpului de radiații dinaintea sistemului optic (în „spațiul obiectului”) în câmpul de după sistemul optic (în „spațiul imaginii”). O astfel de împărțire a „spațiilor” este foarte condiționată, deoarece aceste „spații”, care sunt diferite din punctul de vedere al modificării structurii câmpului, pot coincide în unele cazuri (de exemplu, atunci când se folosesc oglinzi) într-un interval de trei. spațiu fizic dimensional.
Transformarea câmpului din spațiul obiectelor în spațiul imaginilor se realizează, de regulă, prin utilizarea unui fenomen de interferență a radiațiilor implementat corespunzător, care determină structura câmpului în spațiul obiectelor. [2] .
O astfel de organizare se realizează prin utilizarea elementelor optice cu o anumită formă, a căror acțiune se manifestă în fenomenul de refracție , reflexie și împrăștiere a radiațiilor. Cauza fizică a tuturor acestor fenomene este interferența [2] .
În multe cazuri, pentru a explica funcționarea unui element optic, este destul de suficient să folosim conceptele de esență a acestor fenomene, fără a dezvălui rolul interferenței, ceea ce face posibilă descrierea câmpului de radiații prin modelul său geometric formalizat bazat pe pe conceptul intuitiv de „rază de lumină” și postulatul lungimii de undă infinit de mici ale radiației și omogenitatea optică a mediului care umple întregul spațiu în care funcționează legile opticii geometrice .
Dar în cazul în care se dovedește a fi necesar să se ia în considerare proprietățile undei ale radiației și să se ia în considerare comparabilitatea dimensiunilor elementului optic cu lungimea de undă a radiației, optica geometrică începe să dea erori, ceea ce se numește difracția [2] , care în esență nu este un fenomen independent, ci doar aceeași interferență.
Chiar dacă este posibil să se neglijeze influența difracției, optica geometrică face posibilă prezicerea cu o acuratețe satisfăcătoare a cursului razelor în spațiul imaginii numai pentru acele raze care cad pe suprafața de lucru a următorului element optic la unghiuri mici în raport cu axa si la o distanta mica a punctului de incidenta fata de axa paraxiala.razele .
În caz contrar, se observă abateri semnificative ale traseului fasciculului, care se numesc aberații . Rolul acestora poate fi redus prin complicarea sistemului optic (adăugarea de componente), renunțarea la utilizarea suprafețelor sferice și înlocuirea acestora cu suprafețe formate din curbe descrise prin ecuații de ordin superior, ceea ce este asociat cu o complicație semnificativă a tehnologiei lor de producție, precum și ca extinderea gamei de medii optice spre crearea de medii transparente într-un interval spectral tot mai larg și cu valori tot mai mari ale indicelui de refracție [2] . În această direcție operează o ramură specială a industriei optic-mecanice, asociată istoric cu producția de sticlă optică și apoi alte medii optice, atât amorfe, cât și cristaline. Aici s-au arătat specialiști precum Schott și Abbe , iar în Rusia - Grebenshchikov , Lebedev și alții.
Unele aberații (de exemplu, cromatice ) apar și în fasciculele paraxiale.
Limita a două medii optice cu indici de refracție diferiți reflectă întotdeauna o parte din radiație. Deci suprafața sticlei cu un indice de refracție de 1,5 în aer reflectă aproximativ 4% din lumină. Pentru a reduce aceste pierderi, se utilizează acoperirea optică , bazată pe apariția efectelor de interferență în straturi subțiri de materiale transparente depuse pe suprafețele de lucru. Deci, de exemplu, pentru lentilele relativ simple precum Triplet Cook sau Tessar , care au 6 limite sticla/aer, pierderea de reflexie, fara utilizarea iluminarii, ar fi de aproximativ 20%. Pierderile, ca atare, ar putea fi totuși tolerate, dar lumina reflectată, re-reflectându-se de pe alte suprafețe, lovește imaginea și o distorsionează. O astfel de strălucire , chiar și în ciuda iluminării, este clar vizibilă în fotografiile făcute împotriva luminii.
Pe lângă transformarea spațială a câmpului de radiație, orice element optic își slăbește întotdeauna intensitatea din cauza pierderilor cauzate de absorbția radiațiilor de către materialul din care este realizat elementul optic. Utilizarea materialelor optice cu o absorbţie minimă la lungimea de undă a radiaţiei este extrem de importantă în fibra optică , pe care se bazează crearea liniilor de comunicaţie prin fibre .
În sistemele optice cu oglindă și lentile de oglindă, o parte din radiație este absorbită de oglinzile metalice.
Slăbirea intensității radiațiilor în unele cazuri este utilă (de exemplu, la ochelarii de soare ), mai ales în cazul absorbției selective a radiațiilor prin filtre de culoare .
În prezent, a devenit posibilă și amplificarea luminii folosind o sursă de energie externă.