Труба Галилея. Театральный бинокль.

Зрительная труба Галилея, изготовленная им в 1609 г., является телескопом-рефрактором с малым полем зрения и с небольшим увеличением в пределах примерно от 2 до 30 раз. Однако Галилей, первый применивший телескоп к астрономическим наблюдениям, при помощи своей трубы достиг многого в течение одного года: увидел горы и кратеры на Луне, обнаружил четыре спутника Юпитера, заметил пятна на Солнце и спроецировал их на экран, наблюдал Венеру в виде серпа и ее фазы.

Объектив оптической системы трубы Галилея представляет собой двояковыпуклую (собирающую) линза с фокусным расстоянием примерно равным 20-24 см. Окуляром служит рассеивающая линза с отрицательным фокусным расстоянием, примерно -2, -3 см. Рассматриваемый в эту трубу предмет (АВ) всегда расположен перед объективом (Об) на расстоянии значительно большем 2F. Наблюдателю будет казаться, что лучи исходят из точек удаленного предмета, в частности из точки.

Две трубы Галилея, соединенные параллельно, составляют бинокль, называемый обычно театральным.

Центрированная система линз

Центрированная оптическая система – это оптическая система, которая имеет ось симметрии (оптическую ось) и сохраняет все свои свойства при вращении вокруг этой оси.

Для центрированной оптической системы должны выполняться следующие условия:

• все плоские поверхности перпендикулярны оси,
• центры всех сферических поверхностей принадлежат оси,
• все диафрагмы круглые, центры всех диафрагм принадлежат оси,
• все среды либо однородны, либо распределение показателя преломления симметрично относительно оси.

Свойства центрированных оптических систем можно полностью определить, если задать координальные моменты – передние и задние фокусы, соответствующие плоскости.

Фокусы оптической системы и фокальные плоскости.

Если на оптическую систему пустить пучок параллельных лучей, причём параллельных главной оптической оси, то они сойдутся в точке, называемой задним фокусом оптической системы.

Задний фокус можно считать изображением сопряжённой бесконечной удалённой точки, находящейся на оптической оси.

Если параллельный пучок лучей направить со стороны изображения, то они сойдутся в точке – переедем фокусом оптической системы.

Точка пересечения главных плоскостей с оптической осью называется главной точкой.

Главные плоскости НЕ совпадают с оптическими элементами системы.

Первая плоскость называется главной плоскостью пространства предметов (передней главной плоскостью), вторая — главной плоскостью пространства изображений (задней главной плоскостью). Точки пересечения главных плоскостей с главной оптической осью называются главными точками центрированной системы.

Понятие когерентности

Когерентность - согласованность нескольких колебательных или волновых процессов во времени, проявляющаяся при их сложении. Колебания когерентны, если разность их фаз постоянна во времени и при сложении колебаний получается колебание той же частоты.

 

Пример двух когерентных колебаний — это два синусоидальных колебания одинаковой частоты.

 

Когерентность волны означает, что в различных точках волны осцилляции происходят синхронно, то есть разность фаз между двумя точками не зависит от времени. Отсутствие когерентности, следовательно — ситуация, когда разность фаз между двумя точками не постоянна, а меняется со временем. Такая ситуация может иметь место, если волна была сгенерирована не единым излучателем, а совокупностью одинаковых, но независимых излучателей.

 

Изучение когерентности световых волн приводит к понятиям временной и пространственной когерентности.

 

Временная когерентность.

 

Если разность фаз двух колебаний изменяется очень медленно, то говорят, что колебания остаются когерентными в течение некоторого времени T_coh. Это время T_coh называют временем когерентности.

Пространственная когерентность — когерентность колебаний, которые совершаются в один и тот же момент времени в разных точках плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

Интерференция света от двух когерентных источников.

Явление интерференции свидетельствует о том, что свет — это волна.

Интерференцией световых волн называется сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства.

Условия интерференции

Волны должны быть когерентны. Когерентность - согласованность. В простейшем случае к огерентными являются волны одинаковой длины, между которыми существует постоянная разность фаз.

Условие максимума.

Пусть разность хода между двумя точками ,

тогда условие максимума:
т. е. на разности хода волн укладывается четное число полуволн (k = 1, 2, 3,...).

Условие минимума

Пусть разность хода между двумя точками ,

тогда условие минимума: ,

т. е. на разности хода волн укладывается нечетное число полуволн (k= 1, 2, 3,...).