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=(Емакс-Eмин ).(Емакс+Eмин)-1, где Eмин и Eмакс
- 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
Тудоровский А. И., Теория оптических приборов, 2 изд., т. 1, М.- Л., 1948;
Слюсарев Г. Г., Методы расчета оптических систем, 2 изд., Л., 1969, гл. 10;
Марешаль А., Франсон М., Структура оптического изображения, пер. с франц., М., 1964.
Знаете ли Вы, что "гравитационное линзирование" якобы наблюдаемое вблизи далеких галактик (но не в масштабе звезд, где оно должно быть по формулам ОТО!), на самом деле является термическим линзированием, связанным с изменениями плотности эфира от нагрева мириадами звезд. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
