Параболическое зеркало

Параболи́ческое зе́ркало — тело, обладающее полированной параболической поверхностью, способной отражать световые лучи.

Физические основы

Файл:Параболическое зеркало.jpg

Рис. 1. Фотография осевого параболического зеркала

Файл:Ход лучей в параболичском зеркале 2.png

Рис. 2. Ход лучей в осевом параболическом зеркале

Файл:Внеосевое параболическое зеркало.jpg

Рис. 3. Внеосевое параболическое зеркало

Параболические зеркала делятся на осевые и неосевые.

Осевые параболические зеркала фокусируют всё попадающие на них лучи коллимированного пучка в дифракционно ограниченное пятно (фокус зеркала). Если источник света поместить в фокус параболического зеркала, выходной пучок оказывается коллимированным (параллельным оптической оси параболического зеркала). Внешний вид осевого параболического зеркала показан на рисунке 1, а схема лучей в нём — на рисунке 2.

У параболического зеркала есть две анаберрационные точки — одна находится в фокусе параболического зеркала, а вторая — в бесконечности. На основе параболических зеркал создают анаберрационные зеркальные системы, например, система Кассегрена, Грегори, Мерсенна.

Неосевые параболические зеркала (см. рисунок 3) фокусируют коллимированный пучок или коллимируют расходящийся пучок. Основное отличие таких зеркал от осевых состоит в том, что поверхности внеосевого параболического зеркала не перекрывают точку фокуса зеркала. В этом случае свет, идущий под небольшими углами к оптической оси зеркала, также будет попадать в фокус. Параметром внеосевого параболического зеркала является внеосевой угол — угол между оптической осью и осью фокуса. На величину осевого угла влияют ширина параболы, чем больше ширина, тем осевой угол меньше.

Параболические зеркала, в отличие от сферических, практически лишены сферической аберрации и могут отражать широкие пучки света. Однако, если если источник излучения находится не в фокусе параболического зеркала, возникает другая оптическая аберрация — кома.

Отражающие покрытия параболических зеркал обоих типов обычно изготавливаются из золота, серебра или алюминия. Коэффициенты отражения таких покрытий равны, соответственно:

$k_{Au}>96\%$,

$k_{Ar}>95\%$,

$k_{Al}>85\%$.

В общем случае асферические поверхности могут быть описаны уравнением:

$y^{2}+z^{2}=2rx-(1-e^{2})x^{2}$,

где $r$ — радиус кривизны поверхности у её вершины, $e$ — эксцентриситет сечения поверхности. Если $e=0$, сечение представляет собой окружность, при $0<e<1$ — эллипс, $e=1$ — сечение параболическое, и если $e>1$ — сечение гиперболическое.

Применение

Параболические зеркала используются в лабораторных оптических установках, голографии, параболических отражателях, оптических телескопах (в частности, телескопах Ньютона и Грегори, Вольтера), астрономических приборах, солнечных печах, оптических измерительных инструментах, фотографических широкоугольных объективах, спутниковых антеннах, космических телескопах, радарах и спутниковой связи, лазерных системах, освещении, отражающих коллиматорах, проекционном оборудовании, оптоволоконной оптике, оптоволоконных линиях связи и метрологии.

Литература

• Яворский Б. М., Детлаф А. А. Курс физики. Том III. Волновые процессы, оптика, атомная и ядерная физика. — Москва : Высшая школа, 1972.
• Апенко М. И., Дубовик А. С. Прикладная оптика. — Москва : Наука, 1982.
• Ландсберг Г. С. Оптика : учебное пособие для вузов. — Москва : Физматлит, 2003.
• Бутиков Е. И. Оптика : учебное пособие для вузов. — СПб. : БХВ-Петербург : Невский ДиалектЪ, 2003.
• Заказнов Н. П., Кирюшин С. И., Кузичев В. И. Теория оптических систем : учебное пособие для студентов вузов. — СПб., : Лань, 2008.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. Т. 4. Оптика. — Москва : Физматлит, 2014.
• Михеенко А. В. Геометрическая оптика : учебное пособие. — Хабаровск : Издательство Тихоокеанского государственного университета, 2018.
• Максутов Д. Д. Астрономическая оптика. — Л. : Наука, 1979.
• Страницы истории астрономии в Одессе. Вып.4, 1997, Одесса, Астропринт
• Жуков В. Ю. Пулковский астроном и телескопостроитель Д. Д. Максутов (1896—1964) // Инновации экономики и управления в строительстве: Матери-алы Междунар. науч.-практ. конф. 10-12 октября 2012 г. / под общ. ред. В. Ю. Жукова, Г. Ф. Токуновой: Междунар. конгресс «Наука и инновации в современном строительстве — 2012», посвящ. 180-летию СПбГАСУ. СПб.: СПбГАСУ, 2012. С. 156—161.
• Фомин А. В. § 5. Фотографические объективы // Общий курс фотографии / Т. П. Булдакова. — 3-е. — М.: «Легпромбытиздат», 1987. — С. 12—25. — 256 с. — 50 000 экз.

Ссылки

• ГОСТ 17716-2014. Зеркала. Общие технические условия
• Параболические зеркала

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Параболическое зеркало», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Параболическое_зеркало» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».