Изображение оптическое

ИЗОБРАЖЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЕ, возникает в результате прохождения через оптическую систему лучей, распространяющихся от объекта, и воспроизводит его контуры и детали. При практическом использовании часто меняют масштаб изображения предметов при проецировании на какую-либо поверхность (киноэкран, фотоплёнку, фотокатод и т. п.). Основой зрительного восприятия предмета является его изображение оптическое, спроецированное на сетчатку глаза.

Максимальное соответствие изображения объекту достигается, когда каждая его точка изображается точкой, то есть когда после всех преломлений и отражений в оптической системе лучи, исходящие из какой-либо точки объекта, пересекаются в одной точке. В случае систем, обладающих осью симметрии (оптической осью), это возможно лишь для тех точек, которые находятся на небольшом удалении от оси, в так называемой параксиальной области. Положение изображения оптического любой точки из параксиальной области можно определить по законам геометрической оптики, зная расположение кардинальных точек оптической системы.

Изображения  оптические разделяют на действительные и мнимые. Первые создаются сходящимися пучками лучей в точках их пересечения. Поместив в плоскости пересечения лучей экран или фотоплёнку, можно наблюдать на них действительное изображение оптическое. Если же лучи, выходящие из оптической системы, расходятся, но при их мысленном продолжении в противоположном направлении они пересекутся в одной точке, то эту точку называют мнимым изображением точки-объекта. Поскольку она не соответствует пересечению реальных лучей, мнимое изображение оптическое невозможно получить на экране или зафиксировать на фотоплёнке. Однако мнимое изображение оптическое может быть объектом по отношению к другой оптической системе (например, глазу или собирающей линзе), которая преобразует его в действительное. Оптический объект представляет собой совокупность светящихся собственным или отражённым светом точек. Зная, как оптическая система изображает каждую точку, легко графически построить и изображение объекта в целом.

Изображения  оптические действительных объектов в плоских зеркалах - всегда мнимые (рис., а).

Выпуклые зеркала и рассеивающие линзы дают только мнимые изображения оптические действительных объектов (рис., б, д). Вогнутые зеркала и собирающие линзы могут давать как действительные, так и мнимые изображения в зависимости от положения объектов относительно фокуса зеркала или линзы (рис., в, г). Положение и размеры изображений оптических зависят от характеристик оптической системы и расстояния между ней и объектом (смотри Увеличение оптическое). Лишь в случае плоского зеркала изображение оптическое по величине всегда равно размеру объекта.

Если точка-объект находится не в параксиальной области, то исходящие из неё и прошедшие через оптическую систему лучи не собираются в одну точку, а пересекают плоскость изображения в разных точках, образуя аберрационное пятно (смотри Аберрации оптических систем), размеры которого зависят от положения точки-объекта и конструкции системы. Изображения  оптические без аберраций дают только плоские зеркала. При конструировании оптических систем аберрации исправляют, т. е. добиваются того, чтобы аберрационные пятна рассеяния не ухудшали в заметной степени картину изображения; однако полное уничтожение аберраций невозможно.

Сказанное выше строго справедливо лишь в рамках геометрической оптики, не учитывающей волновых явлений, например дифракции света. С учётом волновой природы света изображение точки даже в идеальной (безаберрационной) системе представляет собой не точку, а сложную дифракционную картину.

Для оценки качества изображений оптических используют особую характеристику - контраст

К = (Е_макс -Е_мин)/(Е_макс +Е_мин), где Е_мин и Е_макс - наименьшее и наибольшее значения освещённости в изображении оптическом стандартного тест-объекта. Таким объектом обычно является решётка, яркость которой меняется по синусоидальному закону с пространственной частотой R (число периодов решётки на 1 мм). Контраст К зависит от R и направления штрихов решётки. Функция К(R) называется частотно-контрастной характеристикой. Чем меньше К при заданной частоте R, тем хуже качество изображения оптического в данной системе.

Лит.: Слюсарев Г. Г. Методы расчета оптических систем. 2-е изд. Л., 1969; Апенко М. И., Дубовик А. С. Прикладная оптика. 2-е изд. М., 1982.