Základem optické instrumentace jsou samostatné optické prvky , které tvoří jakékoli optické zařízení (výjimkou jsou pouze nejjednodušší optická zařízení jako zrcadlo nebo lupa, reprezentovaná jedním jediným prvkem); každý z těchto prvků plní svou funkci transformace radiačního pole. [1] Vzhledem k tomu, že časy individuální výroby jsou minulostí [2] a výrobky zařazené do této základny jsou v naprosté většině případů předměty sériové nebo hromadné výroby; v současné době je možné takové produkty objednat z katalogů [3]
Ve velkém počtu případů je pracovní plochou optických prvků povrch rotačního tělesa , jehož osa symetrie se současně stává hlavní optickou osou optického prvku. V optickém zařízení sestávajícím z několika optických prvků instalovaných za sebou jsou jejich hlavní optické osy zpravidla kombinovány.
Technologicky nejjednodušší na výrobu a proto nejpoužívanější jsou optické prvky tvořené plochami, které mají kulový nebo plochý tvar. Podstatná je prostorová orientace kulové plochy. Reflexní optické prvky (zrcadla), jejichž povrch je ve směru šíření záření konkávní , umožňují soustředit tok záření před sebe a naopak jej rozptylovat do stran, pokud je tento povrch konvexní . U refrakčních optických členů (čoček) záleží, zda jsou v blízkosti optické osy tlustší než na periferii, nebo naopak tenčí . Otázka, zda bude taková čočka „kolektivní“ nebo „difuzní“, přitom závisí na tom, zda je index lomu jejího materiálu větší než index lomu prostředí, nebo naopak. Čočka „silnější“ podél osy s indexem lomu větším, než je index lomu prostředí, bude koncentrovat záření v prostoru objektů, tedy „kolektivní“ [4]
Jsou známy optické prvky, jejichž pracovní plocha má válcový tvar ( anamorfní optika ). Takové prvky se používají v širokoúhlých filmových projektorech nebo laserových tiskárnách ke skenování promítaného laserového paprsku a v řadě dalších aplikací. Asférické tvary optických členů se používají k potlačení určitých typů aberací (například sférické [5] ).
Existují dva typy zdrojů:
Z hlediska praktického použití se přijímače záření dělí do dvou tříd:
Pojem optický systém je v teoretické (fyzikální) i aplikované optice chápán jako soubor základních optických prvků umístěných určitým způsobem v prostoru, které se přímo podílejí na transformaci radiačního pole. Historicky takovými prvky byly čočky , hranoly a zrcadla . V 19. století byla tato triáda doplněna o ty základní optické prvky, které lze z důvodu nedostatku obecných pojmů podmíněně nazvat polarizátory , difrakční mřížky (Michelsonův echelon). Poté se téměř současně objevily prvky vláknové optiky (flexibilní světlovody), prvky holografické technologie (například tlustovrstvé fotografické desky) a prvky nelineární optiky (například krystaly sloužící k převodu frekvence světla). Celkový počet základních optických prvků v nadcházejících letech pravděpodobně nepřekročí tucet [6]
Čočka - prvek optického zařízení vyrobený ze zařízení propustného pro záření, ležící v pracovním spektrálním rozsahu zařízení, ohraničený dvěma plochami, z nichž alespoň jedna a alespoň jedna z rovin symetrie je neplochá. povrch. Působení čočky spočívá v tom, že při různé tloušťce podél paprsku způsobí deformaci čela vlny a následně divergenci nebo naopak konvergaci paprsků v opticky izotropních prostředích směřujících podél normály k paprsku. povrch čela vlny.
Čočky jsou zpravidla rotační tělesa, jejichž osa je současně hlavní optickou osou čočky. Kterákoli z rovin procházejících touto osou je jednou z nekonečně velké množiny stejných os symetrie.
Někdy se používají čočky, jejichž oba nebo jeden z povrchů je povrch válce. Taková čočka (pokud druhá její plocha není plochou rotačního tělesa) nemá žádnou optickou osu.
Hranol je prvek optického zařízení, vyrobený z průhledného pro záření, ležící v pracovním spektrálním rozsahu zařízení, ohraničeném plochými plochami. Postupným mentálním zobrazením jedné z pracovních ploch hranolu do druhé je možné sestavit optické skenování hranolu. V tomto případě jsou možné dvě možnosti: v prvním případě se hranol rozvine na planparalelní desku (takové hranoly se používají k rozbití svazku paprsků) a ve druhém případě se hranol rozvine do klínu. Takové hranoly se používají především pro spektrální rozklad světla se složitým spektrálním složením.
Zrcadlo je prvek optického zařízení, který je zcela nebo částečně neprůhledný pro záření ležící v pracovním spektrálním rozsahu zařízení.
Existují plochá zrcadla, jejichž pracovní plocha je rovinná, stejně jako konkávní nebo konvexní vzhledem k paprsku světla, který na ně dopadá. Stejně jako u čoček může být pracovní plocha čočky buď rotační těleso, nebo může být tvořena válcovou plochou.
Polarizátory : Brewsterův úhel; Stoletova noha; dichroické polarizátory.
Difrakční mřížky (pracující v prostupu a odrazu). Echelettes, Michelsonův vlak.
Pro vláknovou optiku : jev úplného vnitřního odrazu.
Pro holografickou technologii :