Лекция номер 02 Геометрична оптика
Електронна микроскопия. I.E. Котенко събота, 25 февруари 2017 г.
Основни понятия за геометрична и вълнова оптика
Понятията за геометрична оптика са валидни само дотолкова, доколкото явленията на дифракция и интерференция могат да бъдат пренебрегнати. Геометричната оптика е ограничителният случай на вълновата оптика, когато дължината на вълната е значително по-малка от размерите на обекта.
Физическата основа на геометричната светлинна оптика е промяната в посоката на светлинния лъч на границата между двете среди, което се изразява под формата на закона за пречупване:
(един)
един - ъгълът на падане на светлинния лъч;
иедин и и2 - фазови скорости на светлинните вълни съответно в среда 1 и 2;
н —Относителен показател на пречупване.
Най-простото приложение на закона за пречупването е да се разгледа пречупването на светлинните лъчи върху извити повърхности, пример за което са ограничителните повърхности на стъклените лещи.
Оптични свойства на лещата характеризиращ се преди всичко със своята фокусно разстояние, т.е. разстоянието от лещата до точката, в която се пресичат паралелните лъчи, падащи върху лещата, т.е. до т.нар фокусна точка или фокус, лещи.
Фигура: 1 Тънка схема за изобразяване на лещи
Фокусно разстояние е зависи от радиуса на кривина на пречупващите повърхности и показателя на пречупване на материала на лещата:
по-малкото радиус на кривина и
колкото повече показател на пречупване,
колкото по-кратко е фокусното разстояние на обектива, толкова по-силно е то.
Познаване на фокусното разстояние е лещи, можете да определите относително положение на обекта и неговия образ, създаден от тази леща. Ако
и - разстояние от обект до обектив,
б Тогава е разстоянието от лещата до изображението (фиг. 1)
(2)
Извиква се уравнение (2) основна формула на лещата. Тази формула е получена въз основа на закона за пречупване (1) под предположението, че лъчите, участващи в създаването на изображението,
Първо, образуват малки ъгли с оптичната ос на лещата и,
Второ, отстранени от оста на малки разстояния.
Такива лъчи се наричат параксиален, и изпълнението на тези условия (т.нар. гаусов диоптър) осигурява стигматичен изображения, когато всяка точка на обекта също е представена с точка.
Използвайки формула (2), лесно е да се определи напречното увеличение на лещата M (което по-нататък ще наречем просто увеличение)
(3)
От формула (3) се вижда, че голям увеличение (за дадено разстояние от лещата до изображението) дава късо хвърляне обектив, докато обектът трябва да бъде разположен близо до фокуса.
Преди да пристъпим към разглеждането на принципите на електронната оптика и тяхното внедряване в електронни лещи и други електрооптични устройства, препоръчително е да припомним някои основни понятия за геометрична и вълнова оптика, които ще се използват в бъдеще.