Изображение оптическое. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Изображение оптическое - картина, получаемая в результате прохождения через оптическую систему лучей, распространяющихся от объекта, и воспроизводящая его контуры и детали. При практич. использовании И. о. часто меняют масштаб изображения предметов при проецировании на к--л. поверхность (киноэкран, фотоплёнку, фотокатод и т. п.). Основой зрит, восприятия предмета является его И. о., спроецированное на сетчатку глаза. Макс. соответствие изображения объекту достигается, когда каждая его точка изображается точкой. Иными словами, после всех преломлений и отражений в оптич. системе лучи, испущенные светящейся точкой, должны пересечься в одной точке. Однако это возможно не при любом расположении объекта относительно системы. Напр., системы, обладающие осью симметрии (оптической осью), дают точечные И. о. лишь тех точек, к-рые находятся на небольшом удалении от оси, в т. н. параксиальной области. Применение законов геометрической оптики позволяет определить положение И. о. любой точки из параксиальной области; для этого достаточно знать, где расположены кардинальные точки оптической системы. Совокупность точек, И. о. к-рых можно получить с помощью оптич. системы, образует пространство объектов, а совокупность точечных изображений этих точек - пространство изображений. И. о. разделяют на действительные и мнимые. Первые создаются сходящимися пучками лучей в точках их пересечения. Поместив в плоскости пересечения лучей экран или фотоплёнку, можно наблюдать на них действительное И. о. В др. случаях лучи, выходящие из оптич. системы, расходятся, но если их мысленно продолжить в противоположную сторону, они пересекутся в одной точке. Эту точку наз. мнимым изображением точки-объекта; т. к. она не соответствует пересечению реальных лучей, то мнимое И. о. невозможно получить на экране или зафиксировать на фотоплёнке. Однако мнимое И. о. способно играть роль объекта по отношению к др. оптич. системе (напр., глазу или собирающей линзе), к-рая преобразует его в действительное. Оптич. объект представляет собой совокупность светящихся собственным или отражённым светом точек. Зная, как оптич. система изображает каждую точку, легко графически построить и изображение объекта в целом. И. о. действительных объектов в плоских зеркалах - всегда мнимые (рис., а); в вогнутых зеркалах и собирающих линзах они могут быть как действительными,

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 Л'' точки N в вогнутом сферическом зеркале; г - действительного А-В' и мнимого М' изображений предметов АВ и МN 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.

так и мнимыми, в зависимости от положения объектов относительно фокуса зеркала или линзы (рис., в, г). Выпуклые зеркала и рассеивающие линзы дают только мнимые И. о. действительных объектов (рис., б, д). Положение и размеры И. о. зависят от характеристик оптич. системы и расстояния между нею и объектом (см. Увеличение оптическое ).Лишь в случае плоского зеркала И. о. по величине всегда равно объекту. Если точка-объект находится не в параксиальной области, то исходящие из неё и прошедшие через оптич. 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) оптич. системами, дающими точечное изображение точки, являются только плоские зеркала. При конструировании оптич. систем аберрации исправляют, т. е. добиваются того, чтобы аберрац. пятна рассеяния не ухудшали в заметной степени картины изображения; однако полное уничтожение аберраций невозможно. Сказанное выше строго справедливо лишь в рамках геом. оптики (не учитывающей волновых явлений, напр, дифракции света), к-рая является хотя и достаточно удовлетворительным во мн. случаях, по всё-таки лишь приближённым способом описания явлений, происходящих в оптнч. системах. Более детальное рассмотрение микроструктуры И. о., принимающее во внимание волновую природу света, показывает, что изображение точки даже в идеальной (безаберрац.) системе представляет собой не точку, а сложную дифракц. картину (подробнее см. в ст. Разрешающая способность оптич. приборов). Для оценки качества И. о., получившей большое значение в связи с развитием фотогр., телевиз. и пр. методов, существенно распределение плотности световой энергии в изображении. С этой целью используют особую характеристику-контраст К=(Е_макс-E_мин ).(Е_макс+E_мин)^-1, где E_мин и E_макс - наименьшее и наибольшее значение освещённости в И. о. стандартного тест-объекта; за такой объект обычно принимают решётку, яркость к-рой меняется по синусоидальному закону с частотой R (число периодов решётки на 1 мм). Контраст К зависит от R и направления штрихов решётки. функция К (R)наз. частотно-контрастной характеристикой. Чем меньше К при заданной R, тем хуже качество И. о. в данной системе.

Литература по оптическим изображениям

Знаете ли Вы, что релятивистское объяснение феномену CMB (космическому микроволновому излучению) придумал человек выдающейся фантазии Иосиф Шкловский (помните книжку миллионного тиража "Вселенная, жизнь, разум"?). Он выдвинул совершенно абсурдную идею, заключавшуюся в том, что это есть "реликтовое" излучение, оставшееся после "Большого Взрыва", то есть от момента "рождения" Вселенной. Хотя из простой логики следует, что Вселенная есть всё, а значит, у нее нет ни начала, ни конца... Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.