Рэй (оптика)
В оптике луч — это идеализированная геометрическая модель света , полученная путем выбора кривой , перпендикулярной волновым фронтам реального света и указывающей в направлении потока энергии . [1] [2] Лучи используются для моделирования распространения света через оптическую систему путем разделения реального светового поля на дискретные лучи, которые могут распространяться по системе с помощью вычислений с помощью методов трассировки лучей . Это позволяет математически анализировать или моделировать на компьютере даже очень сложные оптические системы. Трассировка лучей использует приближенные решения дляУравнения Максвелла справедливы до тех пор, пока световые волны распространяются через объекты и вокруг них, размеры которых намного превышают длину волны света . Лучевая оптика или геометрическая оптика не описывает такие явления, как дифракция , которые требуют теории волновой оптики . Некоторые волновые явления, такие как интерференция , могут быть смоделированы в ограниченных обстоятельствах путем добавления фазы к лучевой модели.
Луч света — это линия ( прямая или изогнутая ), перпендикулярная световым фронтам ; его касательная коллинеарна волновому вектору . _ Лучи света в однородных средах прямые. Они изгибаются на границе двух разнородных сред и могут искривляться в среде с изменением показателя преломления . Геометрическая оптикаописывает, как лучи распространяются через оптическую систему. Объекты, подлежащие отображению, рассматриваются как совокупность независимых точечных источников, каждый из которых создает сферические волновые фронты и соответствующие внешние лучи. Лучи от каждой точки объекта могут быть математически распространены, чтобы найти соответствующую точку на изображении.
Чуть более строгое определение луча света следует из принципа Ферма , который гласит, что путь, пройденный лучом света между двумя точками, — это путь, который можно пройти за наименьшее время. [3]
Есть много специальных лучей, которые используются в оптическом моделировании для анализа оптической системы. Они определены и описаны ниже, сгруппированы по типу системы, которую они используют для моделирования.
