Геаметрычная оптыка
From Wikipedia, the free encyclopedia
Геаметрычная оптыка — раздзел оптыкі, які вывучае законы распаўсюджвання святла на аснове ўяўлення пра светлавыя прамяні як лініі, уздоўж якіх перамяшчаецца светлавая энергія.
Класічная механіка | ||||||||
Гісторыя…
| ||||||||
У аднародным асяроддзі прамяні просталінейныя, у неаднародным скрыўляюцца, на паверхні раздзела розных асяроддзяў мяняюць свой напрамак паводле законаў пераламлення і адбіцця святла. Асноўныя законы геаметрычнай оптыкі вынікаюць з ураўненняў Максвела, калі даўжыня светлавой хвалі значна меншая за памеры дэталей і неаднароднасцей, праз якія праходзіць святло; гэтыя законы фармулюцца на аснове прынцыпу Ферма.
У сілу таго, што святло ўяўляе сабой хвалевую з’яву, мае месца інтэрферэнцыя святла, у выніку якой абмежаваны пучок святла распаўсюджваецца не ў нейкім адным кірунку, а мае канчатковае вуглавое размеркаванне, г. зн. мае месца дыфракцыя. Аднак у тых выпадках, калі характэрныя папярочныя памеры пучкоў святла досыць вялікія ў параўнанні з даўжынёй хвалі, можна занядбаць разыходнасцю пучка святла і лічыць, што ён распаўсюджваецца ў адным адзіным напрамку: уздоўж светлавога прамяня.
Акрамя адсутнасці хвалевых эфектаў, у геаметрычнай оптыцы грэбуюць таксама квантавымі эфектамі. Як правіла, хуткасць распаўсюджвання святла лічыцца бясконцай (з прычыны чаго дынамічная фізічная задача ператвараецца ў геаметрычную), аднак улік канчатковай хуткасці святла ў рамках геаметрычнай оптыкі (напрыклад, у астрафізічных прыкладаннях) не ўяўляе цяжкасці. Акрамя таго, як правіла, не разглядаюцца эфекты, звязаныя з водгукам асяроддзя на праходжанне прамянёў святла. Эфекты такога роду, нават фармальна якія ляжаць у рамках геаметрычнай оптыкі, адносяць да нелінейнай оптыкі. У выпадку, калі інтэнсіўнасць светлавога пучка, які распаўсюджваецца ў дадзенаму асяроддзі, досыць малая для таго, каб можна было занядбаць нелінейнымі эфектамі, геаметрычная оптыка грунтуецца на агульным для ўсіх раздзелаў оптыкі фундаментальным законе аб незалежным распаўсюдзе прамянёў. Згодна з ім, прамяні пры сустрэчы з іншымі прамянямі працягвае распаўсюджвацца ў тым жа кірунку, не змяніўшы амплітуды, частаты, фазы і плоскасці палярызацыі электрычнага вектара светлавой хвалі. У гэтым сэнсе прамяні святла не ўплываюць адзін на аднаго і распаўсюджваюцца незалежна. Выніковая карціна размеркавання інтэнсіўнасці поля выпраменьвання ў часе і прасторы пры ўзаемадзеянні прамянёў можа быць растлумачаная з’явай інтэрферэнцыі.
Не ўлічвае геаметрычная оптыка таксама і папярочнага характару светлавой хвалі. З прычыны гэтага ў геаметрычнай оптыцы не разглядаецца палярызацыя святла і звязаныя з ёй эфекты.