Изображение Оптическое

Изображение Оптическое, картина, получаемая в результате действия оптической системы на лучи, испускаемые объектом, и воспроизводящая контуры и детали объекта. Практическое использование изображения оптического часто связано с изменением масштаба изображений предметов и их проектированием на поверхность (киноэкран, фотопленку, фотокатод и т. д.). Основой зрительного восприятия предмета является его изображение оптическое, спроектированное на сетчатку глаза.

Максимальное соответствие изображения объекту достигается, когда каждая его точка изображается точкой. Иными словами, после всех преломлений и отражений в оптической системе лучи, испущенные светящейся точкой, должны пересечься в одной точке. Однако это возможно не при любом расположении объекта относительно системы. В случае, например, систем, обладающих осью симметрии (оптической осью), можно получить точечные изображения оптические лишь тех точек, которые находятся на небольшом угловом удалении от оси, в так называемой параксиальной области. Применение законов геометрической оптики позволяет определить положение изображения оптического любой точки из параксиальной области; для этого достаточно знать, где расположены кардинальные точки системы.

Совокупность точек, изображений оптических которых можно получить с помощью оптической системы, образует пространство объектов, а совокупность точечных изображений этих точек - пространство изображений.

Изображения оптические разделяют на действительные и мнимые. Первые создаются сходящимися пучками лучей в точках их пересечения. Поместив в плоскости пересечения лучей экран или фотопленку, можно наблюдать на них действительное изображение оптическое. В других случаях лучи, выходящие из оптической системы, расходятся, но если их мысленно продолжить в противоположную сторону, они пересекутся в одной точке. Эту точку называют мнимым изображением точки-объекта; она не соответствует пересечению реальных лучей, поэтому мнимое изображение оптическое невозможно получить на экране или зафиксировать на фотопленке. Однако мнимое изображение оптическое способно играть роль объекта по отношению к другой оптической системе (например, глазу или собирающей линзе), которая преобразует его в действительное.

Оптический объект представляет собой совокупность светящихся собственным или отраженным светом точек. Зная, как оптическая система изображает каждую точку, легко построить и изображение объекта в целом.

Изображение оптическое действительных объектов в плоских зеркалах - всегда мнимые (рис. а); в вогнутых зеркалах и собирающих линзах они могут быть как действительными, так и мнимыми в зависимости от удаления объектов от зеркала или линзы (рис. в, г). Выпуклые зеркала и рассеивающие линзы дают только мнимые изображения оптические действительных объектов (рис. б, д). Положение и размеры изображений оптических зависят от характеристик оптической системы и расстояния между нею и объектом (см. Увеличение оптическое). Лишь в случае плоского зеркала изображение оптическое по величине всегда равно объекту.

Образование оптических изображений: а - мнимого изображения М' точки М в плоском зеркале; б - мнимого изображения М' точки М в выпуклом сферическом зеркале; в - мнимого изображения М' точки М и действительного изображения N' точки N в вогнутом сферическом зеркале: г - действительного А' В' и мнимого M'N' изображений предметов АВ и MN в собирающей линзе; д - мнимого изображения M'N' предмета MN в рассеивающей линзе; i, j - углы падения лучей; i', j' -углы отражения; С- центры сфер; F, F'-фокусы линз.

Если точка-объект находится не в параксиальной области, то исходящие из нее и прошедшие через оптическую систему лучи не собираются в одну точку, а пересекают плоскость изображения в разных точках, образуя аберрационное пятно (см. Аберрации оптических систем); размеры этого пятна зависят от положения точки-объекта и конструкции системы. Безаберрационными (идеальными) оптическими системами, дающими точечное изображение точки, являются только плоские зеркала. При конструировании оптических систем аберрации исправляют, т. е. добиваются, чтобы аберрационные пятна рассеяния не ухудшали в заметной степени картины изображения; однако полное уничтожение аберраций невозможно.

Следует отметить, что сказанное выше строго справедливо лишь в рамках геометрической оптики, которая является хотя и достаточно удовлетворительным во многих случаях, но все-таки лишь приближенным способом описания явлений, происходящих в оптических системах. Только в геометрической оптике, где отвлекаются от волновой природы света и, в частности, не учитывают явления дифракции света, изображение оптическое светящейся точки можно считать точечным. Более детальное рассмотрение микроструктуры изображения оптического, принимающее во внимание волновую природу света, показывает, что изображение точки даже в идеальной (безаберрационной) системе представляет собой не точку, а сложную дифракционную картину (подробнее об этом см. в ст. Разрешающая способность оптических приборов).

Для оценки качества изображения оптического, получившей большое значение в связи с развитием фотографических, телевизионных и прочих методов, существенно распределение плотности световой энергии в изображении. С этой целью используют особую характеристику - контраст k = (Еmах - Еmin) / (Еmах + Еmin), где Еmin и Еmах - наименьшее и наибольшее значения освещенности в изображении оптическом стандартного тест-объекта; за такой объект обычно принимают решетку, яркость которой меняется по синусоидальному закону с частотой R (число периодов решетки на мм). К зависит от R и направления штрихов решетки. Функция k(R) называется частотно-контрастной характеристикой. В идеальных системах k равен нулю при R = 2A'/λ и более, где А' - числовая апертура системы в пространстве изображений, λ - длина волны света. Чем меньше k при заданной R, тем хуже качество изображения оптического в данной системе.