Основы вычислительной оптики

Рассматривая теорию световых явлений как естественное развитие феноменологической теории электромагнитного поля, получены уравнение волны и основное уравнение геометрической оптики – уравнение эйконала. Используя характеристические уравнения Гамильтона, получены соотношения параксиальной оптики, рассмотрены условия стигматического отображения пучками лучей с большой угловой апертурой. Определено понятие волновой и лучевой аберраций, получены выражения, определяющие первичные аберрации преломляющей поверхности вращения второго порядка и системы поверхностей. Из условия постоянства точечного эйконала для всех лучей осевого пучка получено уравнение картезианского овала (декартовой поверхности) и рассмотрены его частные случаи. Показано применение теории первичных аберраций для анализа аберрационных свойств тонкой линзы и тонкого компонента и методов их параметрического синтеза в составе типовых оптических систем. Рассмотрена структура изображения, образованного оптической системой, и оценка его качества. В краткой исторической справке приведены сведения о начале применения вычислительной техники в оптике и создании системы автоматизированного проектирования оптики. Материал пособия ориентирован на студентов, обучающихся по направлениям подготовки, входящим в УГСН «Фотоника, приборостроение, оптические и биотехнические системы и технологии», изучающих учебные курсы «Специальные разделы прикладной оптики» и «Основы оптики».