fascicul de lumină - definirea cuvântului

rază de lumină în optica geometrică este o linie de-a lungul căreia se transferă energia luminii. Mai puțin precise, dar mai clar, acesta poate fi numit un fascicul de lumină din fasciculul de lumină de mici dimensiuni transversale.

Conceptul de fasciculul de lumină este piatra de temelie a opticii geometrice. Această definiție se înțelege că direcția de curgere a energiei radiante (pentru fasciculul de lumină) este independent de dimensiunile transversale ale fasciculului de lumină. Datorită faptului că lumina este un fenomen val, difracția are loc, și astfel un fascicul îngust de lumină nu se extinde într-o anumită direcție, și are o distribuție unghiulară finită. Cu toate acestea, în cazurile în care dimensiunile caracteristice transversale Puchkov Sveta sunt suficient de mari în comparație cu lungimea de undă, se poate neglija divergența fasciculului de lumină și să presupunem că se extinde într-o singură direcție, de-a lungul fasciculului de lumină.
aproximare Eikonal în optica de undă
Conceptul unui fascicul de lumină poate fi derivată din teoria val puternic de lumină în așa numita apropierea eikonal. În această aproximație, se consideră că toate proprietățile mediului prin care trecatorile luminoase, variază pe distanțe de ordinul lungimii de undă a luminii este foarte slabă. Ca urmare, o undă electromagnetică într-un mediu poate fi privit local ca o bucată de front de undă plat cu unele vector specific viteza de grup (care, prin definiție, și este responsabil pentru transferul de energie). Astfel, colectarea tuturor vectorilor viteză grup formează un câmp vectorial. curbe spațiale, tangent la acest câmp, la fiecare punct, și numit razele de lumină. Suprafețe ortogonale la fiecare punct în domeniul vitezei de grup numite suprafețe de zi.

Eikonal aproximarea ecuație în schimb reușește să primească ecuația undelor electromagnetice pentru propagarea fluxului luminos (adică, pătratul amplitudinii undei electromagnetice) - ecuația eikonal. Rezolvarea ecuației eikonal sunt doar razele de lumină emise dintr-un anumit punct.
Cursul razelor de lumină
Razele de lumină și principiul lui Fermat

Dacă proprietățile mediului nu depind de coordonate (m. E., în cazul în care mediul este uniform), razele de lumină sunt drepte. Acest lucru rezultă în mod direct din apropierea eikonal de sisteme optice de undă, cu toate acestea, la fel formulate convenabil exclusiv în termeni de optică geometrică, folosind principiul lui Fermat. Trebuie subliniat, totuși, că aplicabilitatea principiului fermei pentru a muta fasciculelor de lumină se justifică doar la nivelul de optica val.
Legile refracție și reflexie

Evident, legile opticii geometrice nu pot ajuta în cazul în care un mediu brusc la distanțe mai mici decât lungimea de undă a luminii este înlocuit de un alt mediu. În special, optica geometrice nu poate răspunde la întrebarea de ce trebuie să existe o refracție sau reflexie a luminii. Răspunsurile la aceste întrebări oferă optica val, cu toate acestea, legea care rezultă refracției luminii și legea de reflectare a luminii poate afirma din nou în limbajul opticii geometrice.
pachete homocentrică

Amplasat aproape de razele de lumină poate fi văzută ca o rază de lumină. Dimensiunile fasciculului transversale nu trebuie să rămână neschimbate, deoarece, în general, fascicule de lumină diferite nu sunt paralele între ele.

Un caz important de Puchkov Sveta sunt grinzi homocentrică. atunci există fascicule de toate, razele de lumină care se intersectează în orice punct din spațiu. Aceste fascicule de lumină pot fi derivate în mod formal dintr-o sursă de lumină punctiformă sau o lumină plană din față printr-o lentilă ideală. Obiectivele standard pentru construirea de imagini în sisteme optice folosind doar proprietățile acestor grinzi.

grinzi Negomotsentricheskie nu converg către un singur punct în spațiu. În schimb, fiecare mică parte a fasciculului converge la concentrarea acesteia. Locul geometric al tuturor acestor trucuri negomotsentricheskih grinzi numite caustice.