Световые пучки. Фазовый объем

пучков в обычных оптиче­ских системах. Чтобы световые лучи не рассеялись в пространстве, в оптических приборах применяются слож­ные системы линз и зеркал. Для удержания пучков заря­женных частиц также нужны линзы, но не стеклянные, а магнитные. Познакомимся более подробно с проблемой фокусировки в оптике.

Начнем нашу беседу с одномерной задачи. Пусть све­товой пучок, попадающий в оптическую систему, сформи­рован на щели, поперечный размер которой очень мал по сравнению с продольным. Движение вдоль длинной стороны щели нас в дальнейшем интересовать не будет — мы займемся движением луча в направлении поперек Щели.

Рассмотрим оптическую систему, состоящую из щели, линзы и передвижного экрана, как это изображено на рис. 21. Рассмотрим лучи, вышедшие из одной точки Щели, например, из точки А. По выходе из А эти лучи расходятся. Чтобы полностью задать луч, нужно указать два числа — координату и угол, составляемый лучом с

оптической осью системы. Выражаясь математически каждый световой луч, пересекающий щель, можно харак­теризовать точкой на некоторой плоскости, на которой по одной оси отложено удаление луча (например, от се­редины щели), а по другой — угол, который составляет луч с оптической осью системы или с какой-нибудь дру­гой линией, принятой за начало отсчета углов. Углы и координаты откладываются по осям фазовой плоскости. На рис. 22, а изображена фазовая плоскость, характери­зующая световые пучки в сечении I (рис. 21), т. е. в се­чении, проходящем через щель. Площадь, занимаемая

clip_image006

Рис. 21. Ход световых лучей в фокусирующей оптической системе.

пучком, слева и справа ограничена вертикальными ли­ниями, соответствующими границам щели: ни один луч не покидает сечение I с координатой, которая лежит вне щели. Занятая пучком область ограничена также сверху и снизу: если пучок покидает щель со слишком большим углом, то он не пройдет через линзу и будет потерян. Верхняя и нижняя границы наклонены по отношению к оси X. Из рис. 21 видно, что световые лучи, вышедшие при х<0 (из нижнего края щели), могут попасть в линзу при несколько больших положительных углах, чем лучи, вышедшие из верхнего края щели, т. е. при x>0.

В процессе движения светового пучка световые лучи сходятся и расходятся, причем координаты и углы пере­ходят друг в друга. Так, пучок, испущенный под большим углом, со временем приобретает и большую координату, а пучок, вошедший в линзу дальше от ее оптической оси, преломляясь в линзе, сильнее изменяет направление свое­го движения (см. ниже). Площадь, обрисованная пучком в фазовой плоскости

Страница 3 of 8« First...34...Last »