Основные понятия и законы геометрической оптики

ВВЕДЕНИЕ
Оптика является одной из ветвей физики, которая изучает физическую природу и свойства света, а также его взаимодействия с веществами.
Геометрическая оптика является наукой, в которой анализируются особенности распространения света, которые не имеют общих связей с его природой. Данная дисциплина является наиболее древней частью оптики, как сферы научных знаний.
Геометрическая оптика представляет собой раздел оптики, в котором изучают распространение света в условиях различных оптических систем, включая призмы и линзы, не принимая во внимание вопрос о природе света.
Задолго до возникновения понимания истинной физической природы света человечеству уже были известны основные законы геометрической оптики.
Целью данной работы является изучение основных понятий и законов геометрической оптики.
 
1.ПОНЯТИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ
Геометрическая оптика описывает распространение света, применяя понятие пучков или лучей, отвлекаясь от его волновой природы. Она является предельным случаем волновой оптики при λ → 0. В действительности хватит, чтобы длина волн была меньше свойственных для данной задачи линейных размеров. Она также осваивает поведение световых лучей (пучков) в оптических инструментах, которые состоят из различных преломляющих и отражающих поверхностей.
Лежащие в основании геометрической оптики законы преломления и отражения могут быть выведены на основе уравнений Максвелла в предельном случае λ → 0. Геометрическая оптика, не смотря на то, что и является приближением, она представляет огромный интерес с исторической и технической точек зрения .
В геометрической оптике главным понятием является луч, представляющий собой геометрическую линию, вдоль которой распространяется световая энергия.
Главными свойствами лучей являются: они независимы друг от друга, т. е. не взаимодействуют друг с другом, и в однородной среде прямолинейно распространяются (когда нет препятствий). Поверхность нормальная к лучам называется волновой поверхностью.
В том случае, когда перед точечным источником света пристроить экран с отверстием, то отверстие выделит в пространстве за экраном отдельный объем, внутри которого происходит распространение световой энергии, называемой световым пучком.
Световой пучок имеет вид конуса с углом раствора α, который определяется расстоянием от источника до экрана и размером отверстия (апертурная диафрагма). При α = 0 речь идет о параллельном световом пучке. Суждения о параллельном пучке применяются очень широким образом, но необходимо помнить, что в реальности подобные пучки не имеются — это полезная идеализация.