Слюсарев Г.Г. Геометрическая оптика Изд. 2

2019. 336 с.

Серия: Физико-математическое наследие: физика (оптика)

Типографская бумага

Твердый переплет

Аннотация

Вниманию читателей предлагается классическая работа одного из основоположников советской вычислительной оптики Г.Г.Слюсарева. В ней в достаточно доступном изложении освещен ряд принципиальных вопросов геометрической оптики, как с точки зрения волновой природы света, так и со стороны геометрической структуры пучков. В общих чертах излагаются основы методики расчета оптических систем; при этом подчеркиваются обычно ускользающее от... (Подробнее)

Оглавление

Предисловие автора (к первому изданию)				3
Глава I. Развитие геометрической оптики и оптических приборов				5
Глава II. Основы теории оптических систем				16
1. Общие соображения				16
2. Волновое уравнение				18
3. Переход от волновой оптики к геометрической				23
4. Прямолинейное распространение света. Принцип Гюйгенса Френеля				28
5. Уравнение Кирхгофа				31
6. Законы преломления				34
а) Законы Снелля — Декарта				35
б) Принцип Ферма				36
в) Радиус кривизны луча				40
г) Закон Малюса				42
д) Аналитическое выражение закона Декарта				43
е) Закон преломления в векторной форме				44
Глава III. Строение пучков лучей и волновые поверхности				46
1. Общие соображения				46
2. Конгруенции прямых				47
а) Нормальные конгруенции прямых				47
б) Отличительный признак нормальных конгруенции				53
3. Эйконалы				57
Глава IV. Идеальные и реальные оптические системы. Понятие изображений				63
1. Определение идеальной оптической системы				63
2. Законы обобщенного идеального изображения (по Каратеодори)				64
3. Коллинеарная оптика				66
а) Определение				66
б) Общие свойства коллинеарного изображения				67
в) Сопряженные плоскости				70
г) Уравнения соответствия				72
д) Конгруентность				74
е) Системы, имеющие ось симметрии				74
ж) Увеличение оптических систем				76
4. Линейная томография по Сэмсону				78
а) Перенос начала				80
б) Численный пример				82
5. Гауссова оптика параксиальных лучей				85
а) Переход к параксиальной области				85
б) Основная формула параксиальной оптики				87
в) Кардинальные точки центрированной оптической системы				91
г) Оптические инварианты				95
д) Увеличение оптических систем				96
е) Замечание относительно кардинальных точек				98
Глава V. Простейшие оптические системы. Линзы, отражательные призмы, плоские зеркала				101
1. Линзы				101
а) Бесконечно тонкие линзы				101
б) Линзы конечной толщины				103
в) Система нескольких линз на одной оси				105
2. Плоскопараллельные пластинки				107
3. Плоские зеркала				107
а) Конгруентность предметов и изображений				108
б) Вращение системы зеркал				109
Глава VI. Оптические системы со сферическими поверхностями				113
1. Влияние формы поверхностей на оптические свойства системы				113
2. Расчет хода луча через систему центрированных сферических поверхностей				115
3. Расчет положения фокусов астигматических пучков				116
а) Определение фокусов астигматических пучков				117
б) Формулы Аббе для определения положения астигматических пучков				118
4. Расчет волновой аберрации				122
Глава VII. Ограничение пучков в оптических системах				123
1. Причины ограничения пучков. Виньетирование				123
2. Зрачки и передача перспективы оптическими системами				128
3. Глубина резко изображаемого пространства s				132
4. Энергетика световых пучков				134
а) Световая трубка. Яркость				135
б) Обобщенный закон Лагранжа — Гельмгольца				138
в) Освещенность, вызываемая потоком, прошедшим через оптическую систему				139
г) Система единиц				141
д) Примеры применения формул, приведенных в этой главе				143
5. Потери энергии при прохождении световых пучков через оптические системы				147
а) Формулы Френеля				147
б) Просветление стекол				148
в) Потери вследствие поглощения				149
6. Яркость изображений предметов, наблюдаемых через оптические системы				150
Глава VIII. Аберрации оптических систем				154
1. Аберрации плоскопараллельной пластинки				154
2. Аберрации третьего порядка плоскопараллельной пластинки				157
3. Сферическая аберрация третьего порядка центрированной оптической системы				157
4. Общая теория аберраций				163
а) Общий вид выражений для аберраций третьего порядка				163
б) Уравнение поверхности волны				166
в) Каноническая форма уравнения поверхности волны				169
г) Изображение точек при наличии аберраций (сферическая аберрация, кома, астигматизм и кривизна поля, дисторсия)				172
5. Определение коэффициентов аберраций третьего порядка центрированной оптической системы				184
а) Определение коэффициентов аберраций в частных случаях				193
6. Закон синусов				198
7. Освещенность изображения, даваемого широкоугольными оптическими системами				204
8. Дисперсия и хроматические аберрации				205
а) Длина волны и показатель преломления				205
б) Хроматические аберрации				207
9. Графическое представление аберраций				214
Глава IX. Глаз и его свойства				217
1. Оптическая схема глаза				218
а) Дефекты оптической системы глаза				220
б) Вращение глазного яблока				220
2. Зрение двумя глазами				221
3. Адаптация				224
4. Разрешающая сила глаза				230
5. Инерция аппарата зрения				233
6. Связь между изображением на сетчатке и ощущениями, воспринятыми мозгом				233
Глава X. Качество изображения, даваемого оптическими системами				235
1. Изображение точки				236
а) Распределение освещенности при отсутствии диффракции				237
б) Распределение освещенности при отсутствии аберраций				241
в) Распределение освещенности в общем случае				248
2. Разрешающая сила идеальных оптических систем				253
а) Разрешающая сила телескопических систем				255
б) Разрешающая сила микроскопов				256
в) Теория изображения в микроскопе. Когерентный и некогерентный свет				257
Глава XI. Методы расчета оптических систем				263
1. Требования к оптическим системам				264
2. Параметры оптической системы				265
3. Габаритный расчет оптической системы				267
4. Предварительные данные об аберрациях наиболее часто применяемых Частей оптических систем				276
а) Простые линзы				277
б) Двухлинзовые склеенные системы				278
в) Окуляры				279
5. Исправление аберраций				280
6. Расчеты простейших систем				281
а) Двухлинзовый тонкий объектив				282
б) Окуляры				286
в) Фотографические объективы				287
7. Оптические характеристики стекла и расчет оптических систем				289
Глава XII. Несовершенные оптические системы				290
1. Отступления от правильной формы				291
2. Отступления от симметрии				295
а) Децентрировка				295
б) Неоднородность стекла				297
в) Неправильность углов отражательных призм				299
Глава XIII. Оптические системы, не обладающие осью симметрии				304
1. Системы с одной плоскостью симметрии				305
а) Аберрации призм в монохроматическом свете				305
б) Дисперсия призм				312
2. Системы, обладающие двумя плоскостями симметрии				314
а) Цилиндрические линзы				315
б) Анаморфоты				317
в) Значение числа параметров нецентрированных оптических систем				319
Глава XIV. Асферические поверхности с осью симметрии				321
1. Определение асферической поверхности				322
2. Аберрации третьего порядка систем асферических поверхностей				323
3. Литература				327

Об авторе

Слюсарев Георгий Георгиевич

Советский ученый, один из основоположников советской вычислительной оптики. Доктор физико-математических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РСФСР. Родился в Париже, в семье врача, русского эмигранта. В 1921 г. окончил физико-математический факультет Петроградского университета. Еще студентом 2-го курса с 1918 г. начал работать младшим вычислителем в оптической мастерской Обуховского завода. С этого года и до последних дней жизни работал в Государственном оптическом институте имени С. И. Вавилова. В 1922–1937 гг. работал (по совместительству) в Ленинградском университете: ассистент, научный сотрудник, доцент, профессор. Читал курсы лекций в Ленинградском институте киноинженеров (ЛИКИ) и Московском инженерно-физическом институте (МФТИ). В 1946–1948 гг. заведовал кафедрой физики и оптики ЛИКИ. Член Совета Русского оптического общества со дня его основания в 1923 г. Лауреат двух Сталинских премий третьей степени 1942 и 1946 гг.

Г. Г. Слюсарев — создатель современной аналитической теории расчета оптических систем, видный специалист по геометрической оптике и теории оптических приборов. Разработанные им способы расчета оптических систем нашли широкое применение как в советской промышленности, так и за рубежом. Под его руководством была выполнена разработка телескопических систем, аэрофотосъемочных объективов, имитатора Солнца для испытаний космических аппаратов, спектральных приборов для 6-метрового БТА — крупнейшего в Евразии оптического телескопа. Им и его сотрудниками была решена сложнейшая проблема создания объективов переменного фокусного расстояния и цветоделительных блоков камер вещательного телевидения и репортажных камер. Он разработал методы проектирования оптических систем, основанные на теории аберраций третьего порядка. Его монографии «Методы расчета оптических систем» и «Расчет оптических систем» стали настольными книгами ученых и инженеров, занимающихся вычислительной оптикой.