Параксиальное приближение
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/17/Small_angle_compare_error.svg/220px-Small_angle_compare_error.svg.png)
В геометрической оптике параксиальное приближение — это малоугловое приближение, используемое в гауссовой оптике и трассировке лучей света через оптическую систему (например, линзу ). [1] [2]
Параксиальный луч — это луч , который составляет небольшой угол ( θ ) к оптической оси системы и лежит близко к оси по всей системе. [1] Как правило, это позволяет использовать три важных приближения (для θ в радианах ) для расчета пути луча, а именно: [1]
Параксиальное приближение используется в гауссовой оптике и первого порядка . трассировке лучей [1] Анализ матрицы переноса лучей - это один из методов, использующих это приближение.
В некоторых случаях приближение второго порядка еще называют «параксиальным». Приведенные выше приближения для синуса и тангенса не меняются для параксиального приближения «второго порядка» (второй член в их разложении в ряд Тейлора равен нулю), тогда как для косинуса приближение второго порядка равно
Приближение второго порядка имеет точность в пределах 0,5% для углов менее 10°, но для больших углов его погрешность существенно возрастает. [3]
Для больших углов часто необходимо различать меридиональные лучи , которые лежат в плоскости, содержащей оптическую ось , и сагиттальные лучи , которые этого не делают.
Использование аппроксимации малых углов заменяет безразмерные тригонометрические функции углами в радианах. При анализе размерностей уравнений оптики важно помнить, что радианы безразмерны и поэтому их можно игнорировать.
Ссылки [ править ]
- ^ Перейти обратно: а б с д Грейвенкамп, Джон Э. (2004). Полевое руководство по геометрической оптике . Полевые руководства SPIE. Том. 1. ШПИОН . стр. 19–20. ISBN 0-8194-5294-7 .
- ^ Вайсштейн, Эрик В. (2007). «Параксиальное приближение» . Мир Науки . Вольфрам Исследования . Проверено 15 января 2014 г.
- ^ «График ошибок параксиальной аппроксимации» . Вольфрам Альфа . Вольфрам Исследования . Проверено 26 августа 2014 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Параксиальное приближение и зеркало Дэвида Шурига, Демонстрационный проект Вольфрама .