Параксиальная оптика – Введение.

Параксиальная область и параксиальная оптика

В следующей серии статей мы будем рассматривать свойства оптических систем в области близкой к оптической оси. Иногда в литературе можно увидеть надпись «бесконечно близкой». Эта область известна как «параксиальная область». Раздел оптики, который занимается этой областью, называется «параксиальная оптика».

Так же в литературе можно найти альтернативное название параксиальной области – «Гауссова область». Аналогично называется и раздел оптики – «Гауссова оптика». Но в современной оптике многие ученые и оптики-инженеры работают с лазерными пучками. Лазерные пучки имеют Гауссово распределение энергии в поперечном сечении. Они тоже используют термин «Гауссова оптика». Поэтому, чтобы избежать каких-либо недоразумений, мы будем использовать термины «параксиальная область» и «параксиальная оптика».

Реальная и параксиальная оптика

Несмотря на то, что мы ограничимся рассмотрением лишь небольшой области около оптической оси, параксиальная оптика очень важный раздел оптики. В любой хорошо исправленной оптической системе лучи, не входящие в параксиальную область, должны пересекать плоскость изображений в точках очень близких к точкам пересечения этой плоскости с лучами входящими в параксиальную область.

Давайте я попробую подробнее объяснить смысл последнего предложения предыдущего абзаца.

1. Для какой-то задачи (например, расчета объектива) мы сначала рассчитываем систему в параксиальном приближении (а для этого мы пользовались только положениями параксиальной оптики).
2. Потом «забываем» про параксиальное приближение и проектируем систему для реальных условий (в реальных оптических системах лучи могут проходить достаточно далеко от оптической оси).
3. Определяем, в каких точках лучи параксиальной системы пересекают плоскость изображений (определяем координаты этих точек).
4. Определяем, в каких точках лучи системы, спроектированной нами для реальных условий, пересекают плоскость изображений (определяем координаты этих точек).
5. Сравниваем координаты точек для параксиальной системы и для «реальной» системы (слово «реальной» в кавычках, т.к. она то еще не реальная, а приближенная к реальной системе модель).
6. Чем ближе находятся соответствующие точки, тем лучше наша система.

Можно сделать вывод, что близость «реальных точек» к «параксиальным точкам» является одним из критериев качества при расчете многих оптических систем.

Вообще говоря, многие понятия, строго определенные для параксиальной области, применимы и вне этой области.