Геометрическая оптика: различия между версиями

стиль, уточн., -путаное объяснение
(Отклонено последнее 1 изменение (85.253.124.137))
(стиль, уточн., -путаное объяснение)
{{rq|img|sources}}
 
'''Геометри́ческая о́птика''' — раздел [[оптика|оптики]], изучающий законы распространения [[свет]]а в прозрачных [[среда]]х, отражения света от зеркально-отражающих поверхностей и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учёта его [[Корпускулярно-волновой дуализм|волновых свойств]].
 
КраеугольнымОсновное приближениемпонятие геометрической оптики является понятиеэто [[световой луч|световогосветовой лучалуч]]. ВПри этом определении подразумевается, что направление потока лучистой энергии (ход светового луча) не зависит от поперечных размеров пучка света.
 
ВЗаконы силугеометрической тогооптики является частным предельным случаем более общих законов волновой оптики, чтов предельном случае стремления длины световых волн к нулю. Так как свет представляетфизически собойявляется волновоераспространением явление,электромагнитной имеетволны, местопроисходят [[Интерференция света|интерференция]], в результате которой ''ограниченный'' пучок света распространяется не в каком-то одном направлении, а имеет конечное угловое распределение т. е. имеет местонаблюдается [[дифракция]]. Интерференция и дифракция находятся вне предмета изучения оптических свойств оптических систем средствами геометрической оптики. Однако, в тех случаях, когда характерные поперечные размеры пучков света достаточно велики по сравнению с длиной волны, можно пренебречь дифракционной расходимостью пучка света и считать, что онлучи распространяетсясвета враспространяются одномпо единственномотрезкам направлении:прямых, до вдольпреломления световогоили лучаотражения.
 
Геометрическая оптика неполно описывает оптические явления, являясь упрощением более общей волновой оптической теории. Но широко используется, например, при расчёте оптических систем, так как её законы математически более просты по сравнению с обобщающими волновыми законами, что существенно снижает математические трудности при анализе и синтезе оптических систем. Приблизительная аналогия между геометрической и волновой оптиками - как между [[Классическая механика|ньютоновской механикой]] и [[Общая теория относительности|общей теории относительности]].
Кроме отсутствия волновых эффектов, в геометрической оптике пренебрегают также квантовыми эффектами. Как правило, скорость распространения света считается бесконечной (вследствие чего динамическая физическая задача превращается в геометрическую), однако учёт конечной [[скорость света|скорости света]] в рамках геометрической оптики (например, в астрофизических приложениях) не представляет трудности. Кроме того, как правило, не рассматриваются эффекты, связанные с откликом среды на прохождение лучей света. Эффекты такого рода, даже формально лежащие в рамках геометрической оптики, относят к [[нелинейная оптика|нелинейной оптике]]. В случае, когда интенсивность светового пучка, распространяющегося в данной среде, достаточно мала для того, чтобы можно было пренебречь нелинейными эффектами, геометрическая оптика базируется на общем для всех разделов оптики фундаментальном законе о независимом распространении лучей.
Согласно нему [[световой луч|лучи]] при встрече с другими лучами продолжает распространяться в том же направлении, не изменив амплитуды, частоты, фазы и плоскости поляризации электрического вектора световой волны. В этом смысле лучи света не влияют друг на друга и распространяются независимо. Результирующая картина распределения интенсивности поля излучения во времени и пространстве при взаимодействии лучей может быть объяснена явлением интерференции.
 
КромеПомимо отсутствияпренебрежения волновыхволновыми эффектов,эффектами в геометрической оптике пренебрегают также пренебрегают квантовыми эффектамиявлениями. КакВ правило,геометрической оптике скорость распространения света считается бесконечной (вследствие чегопоэтому динамическая физическая задача превращается в чисто геометрическую), однако учёт конечной [[скорость света|скорости света]] в рамках геометрической оптики (например, в астрофизических приложениях) не представляет математической трудности. Кроме того, как правило, не рассматриваются эффекты, связанные с откликомвлиянием прохождения света через оптические среды, нанапример, прохождениеизменения лучейпоказателя света.преломления Эффектысреды такогопод родавоздействием мощного излучения. Эти эффекты, даже формально лежащие в рамках геометрической оптики, относят к [[нелинейная оптика|нелинейной оптике]]. В случае, когда интенсивность светового пучка, распространяющегося в данной среде, достаточно мала для того, чтобы можно было пренебречь нелинейными эффектами, геометрическая оптика базируется на общем для всех разделов оптики фундаментальном законе о независимом распространении лучей ([[принцип суперпозиции]]).
Не учитывает геометрическая оптика также и ''поперечного'' характера световой волны. Вследствие этого в геометрической оптике не рассматривается [[поляризация света]] и связанные с ней эффекты.
 
Согласно этому принципу, [[световой луч|лучи света]] в среде не взаимодействуют. В геометрической оптике нет таких понятий как амплитуда, частота, фаза и вид поляризации светового излучения, но и в волновой линейной оптике постулируют принцип суперпозиции. Иными словами, и в волновой линейной оптике, и в геометрической оптике принимается, что лучи света и оптические волны не влияют друг на друга и распространяются независимо.
 
== Законы геометрической оптики ==