Den elementära basen för optisk instrumentering är separata optiska element som utgör alla optiska enheter (de enda undantagen är de enklaste optiska enheterna som en spegel eller förstoringsglas, representerade av ett enda element); vart och ett av dessa element utför sin funktion att transformera strålningsfältet. [1] Eftersom den individuella produktionens dagar ligger i det förflutna [2] och produkterna som ingår i denna bas är i de allra flesta fall föremål för serie- eller massproduktion ; för närvarande är det möjligt att beställa sådana produkter från kataloger [3]
I ett stort antal fall är arbetsytan för optiska element ytan på en rotationskropp , vars symmetriaxel samtidigt blir det optiska elementets huvudaxel . I en optisk anordning som består av flera optiska element installerade efter varandra, kombineras deras optiska huvudaxlar som regel.
Tekniskt sett är de enklaste att tillverka och därför de mest använda optiska element som bildas av ytor som har en sfärisk eller platt form. Den sfäriska ytans rumsliga orientering är väsentlig. Reflekterande optiska element (speglar), vars yta är konkav i strålningsutbredningsriktningen, gör att du kan koncentrera strålningsflödet framför dig och omvänt sprida det åt sidorna om denna yta är konvex . För brytande optiska element (linser) spelar det roll om de är tjockare nära den optiska axeln än vid periferin, eller vice versa - tunnare . Samtidigt beror frågan om en sådan lins kommer att vara "kollektiv" eller "spridande" på om brytningsindexet för dess material är större än omgivningens, eller vice versa. En lins "tjockare" längs axeln med ett brytningsindex som är större än omgivningens kommer att koncentrera strålning i objekts utrymme, det vill säga "kollektivt" [4]
Optiska element är kända, vars arbetsyta har en cylindrisk form ( anamorf optik ). Sådana element har använts i bredbildsfilmprojektorer eller laserskrivare för att skanna den projicerade laserstrålen och i ett antal andra tillämpningar. Asfäriska former av optiska element används för att undertrycka vissa typer av aberrationer (till exempel sfäriska [5] ).
Det finns två typer av källor:
Ur praktisk användningssynpunkt är strålningsmottagare indelade i två klasser:
Konceptet med ett optiskt system i både teoretisk (fysisk) och tillämpad optik förstås som en uppsättning grundläggande optiska element belägna på ett visst sätt i rymden, som är direkt involverade i omvandlingen av strålningsfältet. Historiskt sett var sådana element linser , prismor och speglar . På 1800-talet kompletterades denna triad av de grundläggande optiska elementen, som, på grund av bristen på allmänna termer, villkorligt kan kallas polarisatorer , diffraktionsgitter (Michelsons echelon). Sedan, nästan samtidigt, uppträdde element av fiberoptik (flexibla ljusledare), element av holografisk teknologi (till exempel fotografiska plattor med tjocka skikt) och element av olinjär optik (till exempel kristaller som används för att omvandla ljusets frekvens). Det totala antalet optiska grundelement under de kommande åren kommer sannolikt inte att överstiga ett dussin [6]
Lins - ett element i en optisk anordning gjord av en anordning som är genomskinlig för strålning, som ligger i anordningens arbetsspektralområde, begränsat av två ytor, av vilka minst en och åtminstone i ett av symmetriplanen har en icke-plan yta. Linsens verkan ligger i det faktum att den, med en annan tjocklek längs strålen, gör att vågfronten deformeras och följaktligen divergerar eller omvänt konvergerar strålarna i optiskt isotropa medier riktade längs normalen till vågfrontens yta.
Som regel är linser rotationskroppar, vars axel samtidigt är linsens optiska huvudaxel. Alla plan som passerar genom denna axel är ett av en oändligt stor uppsättning lika stora symmetriaxlar.
Ibland används linser, vars båda eller en av ytorna är ytan på en cylinder. En sådan lins (om den andra av dess ytor inte är ytan på en rotationskropp) har ingen optisk axel.
Ett prisma är ett element i en optisk anordning, gjord av genomskinlig för strålning, som ligger i anordningens arbetsspektralområde, begränsat av plana ytor. Genom att mentalt visa en av prismats arbetsytor sekventiellt i en annan, är det möjligt att bygga en optisk avsökning av prismat. I det här fallet är två alternativ möjliga: i det första fallet vecklas prismat ut till en planparallell platta (sådana prismor används för att bryta strålen), och i det andra fallet vecklas prismat ut till en kil. Sådana prismor används huvudsakligen för spektral nedbrytning av ljus med en komplex spektral sammansättning.
En spegel är ett element i en optisk anordning som är helt eller delvis ogenomskinlig för strålning som ligger i anordningens arbetsspektralområde.
Det finns plana speglar, vars arbetsyta är ett plan, såväl som konkava eller konvexa med avseende på ljusstrålen som faller in på dem. Liksom med linser kan linsens arbetsyta antingen vara en rotationskropp eller vara bildad av en cylindrisk yta.
Polarisatorer : Brewster Angle; Stoletovs fot; dikroiska polarisatorer.
Diffraktionsgitter (arbetar i transmission och reflektion). Echelettes, Michelson tåg.
För fiberoptik : fenomenet total intern reflektion.
För holografisk teknik :