La base elemental de la instrumentación óptica son los elementos ópticos separadosque componen cualquier dispositivo óptico (las únicas excepciones son los dispositivos ópticos más simples como un espejo o una lupa, representados por un solo elemento); cada uno de estos elementos cumple su función de transformar el campo de radiación. [1] Dado que los días de producción individual están en el pasado [2] y los productos incluidos en esta base, en la gran mayoría de los casos, son objetos de producción en serie o en masa ; actualmente es posible pedir tales productos de catálogos [3]
En un gran número de casos, la superficie de trabajo de los elementos ópticos es la superficie de un cuerpo de revolución , cuyo eje de simetría se convierte simultáneamente en el eje óptico principal del elemento óptico. En un dispositivo óptico que consta de varios elementos ópticos instalados uno tras otro, sus ejes ópticos principales, por regla general, se combinan.
Tecnológicamente, los más sencillos de fabricar y por tanto los más utilizados son los elementos ópticos formados por superficies que tienen forma esférica o plana. La orientación espacial de la superficie esférica es esencial. Los elementos ópticos reflectantes (espejos), cuya superficie es cóncava en la dirección de propagación de la radiación, le permiten concentrar el flujo de radiación frente a usted y, por el contrario, dispersarlo hacia los lados si esta superficie es convexa . Para los elementos ópticos refractivos (lentes), importa si son más gruesos cerca del eje óptico que en la periferia, o viceversa, más delgados . Al mismo tiempo, la cuestión de si dicha lente será "colectiva" o "difusora" depende de si el índice de refracción de su material es mayor que el del entorno, o viceversa. Una lente “más gruesa” a lo largo del eje con un índice de refracción mayor que el del entorno concentrará la radiación en el espacio de los objetos, es decir, “colectiva” [4]
Se conocen elementos ópticos cuya superficie de trabajo tiene una forma cilíndrica ( óptica anamórfica ). Dichos elementos se han utilizado en proyectores de películas de pantalla ancha o impresoras láser para escanear el rayo láser proyectado y en otras aplicaciones. Las formas asféricas de los elementos ópticos se utilizan para suprimir ciertos tipos de aberraciones (por ejemplo, esférico [5] ).
Hay dos tipos de fuentes:
Desde el punto de vista del uso práctico, los receptores de radiación se dividen en dos clases:
El concepto de sistema óptico tanto en óptica teórica (física) como aplicada , se entiende como un conjunto de elementos ópticos básicos situados de una determinada manera en el espacio, que intervienen directamente en la transformación del campo de radiación. Históricamente tales elementos fueron lentes , prismas y espejos . En el siglo XIX, esta tríada se complementó con esos elementos ópticos básicos que, debido a la falta de términos generales, pueden llamarse condicionalmente polarizadores , rejillas de difracción (escalón de Michelson). Luego, casi simultáneamente, aparecieron elementos de fibra óptica (guías de luz flexibles), elementos de tecnología holográfica (por ejemplo, placas fotográficas de capa gruesa) y elementos de óptica no lineal (por ejemplo, cristales utilizados para convertir la frecuencia de la luz). Es improbable que el número total de elementos ópticos básicos en los próximos años supere la docena [6]
Lente - un elemento de un dispositivo óptico hecho de un dispositivo transparente a la radiación, que se encuentra en el rango espectral de trabajo del dispositivo, limitado por dos superficies, al menos una de las cuales y al menos en uno de los planos de simetría tiene un plano no superficie. La acción de la lente radica en que, al tener un espesor diferente a lo largo del haz, provoca la deformación del frente de onda y, en consecuencia, la divergencia o, por el contrario, la convergencia de los rayos, en medios ópticamente isotrópicos dirigidos a lo largo de la normal a la superficie del frente de onda.
Por regla general, las lentes son cuerpos de revolución cuyo eje es al mismo tiempo el eje óptico principal de la lente. Cualquiera de los planos que pasan por este eje es uno de un conjunto infinitamente grande de ejes de simetría iguales.
A veces se usan lentes, cuyas dos o una de las superficies es la superficie de un cilindro. Tal lente (si la segunda de sus superficies no es la superficie de un cuerpo de revolución) no tiene eje óptico.
Un prisma es un elemento de un dispositivo óptico, hecho de transparente para la radiación, que se encuentra en el rango espectral de trabajo del dispositivo, limitado por superficies planas. Al mostrar mentalmente de forma secuencial una de las caras de trabajo del prisma en otra, es posible construir una exploración óptica del prisma. En este caso, son posibles dos opciones: en el primer caso, el prisma se despliega en una placa plano-paralela (dichos prismas se usan para romper el haz de rayos), y en el segundo caso, el prisma se despliega en una cuña. Dichos prismas se utilizan principalmente para la descomposición espectral de la luz con una composición espectral compleja.
Un espejo es un elemento de un dispositivo óptico que es total o parcialmente opaco a la radiación que se encuentra en el rango espectral de trabajo del dispositivo.
Hay espejos planos, cuya superficie de trabajo es un plano, así como cóncavos o convexos con respecto al haz de luz que incide sobre ellos. Además, al igual que con las lentes, la superficie de trabajo de la lente puede ser un cuerpo de revolución o estar formada por una superficie cilíndrica.
Polarizadores : Ángulo de Brewster; pie de Stoletov; polarizadores dicroicos.
Rejillas de difracción (trabajando en transmisión y reflexión). Echelettes, tren Michelson.
Para fibra óptica : el fenómeno de la reflexión interna total.
Para tecnología holográfica :
ver Óptica no lineal