Бесплатные калькуляторы

Примеры запросов: процентыипотекаплощадь✓ 7 074 работающих калькулятора

ОПТИКА · ОНЛАЙН

Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы

Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы. Закон преломления применяется последовательно к наклонным границам нескольких слоёв. По толщине, показателям среды и углам граней находятся направление луча, смещение и оптический путь. Проверка ограничивающей геометрической диафрагмы и прохождения луча. Для расчёта используются 10 входных величин; приведены несколько взаимосвязанных результатов. Значения относятся к одной геометрической конфигурации. Каждый слой считается однородным; границы и углы идеальны, поглощение и многократные отражения не учитываются.

✓ Бесплатно⌁ С пояснением✦ Без регистрации
🔭
КАЛЬКУЛЯТОР

Введите данные

Вводите значение в указанных единицах. Показатель преломления первой среды / первого слоя — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Показатель преломления второй среды / второго слоя — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Показатель преломления третьего слоя — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Наклон первой внутренней границы, градусы — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Добавочный наклон второй границы, градусы — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Добавочный наклон третьей границы, градусы — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Толщина каждого слоя вдоль оптической оси, м — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Угол входящего луча к оси, градусы — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Расстояние от последней границы до экрана, м — независимый параметр этой оптической модели.
Вводите значение в указанных единицах. Радиус геометрической диафрагмы, м — независимый параметр этой оптической модели.
✓ Исходные значения передаются серверу только для выполнения расчёта. Регистрация не нужна.
ВАШ РЕЗУЛЬТАТ✓ Вычислено

Геометрическая оптика — GPT-02, пакет 04

Выходной угол к оси, градусы0,959743
Полное угловое отклонение, градусы-1,040257
Отклонение первой границы, градусы-0,657868
Отклонение второй границы, градусы0,025467
Отклонение третьей границы, градусы-0,0137
Отклонение четвёртой границы, градусы-0,394156
Боковое смещение на выходе, мм0,567496
Координата луча на экране, мм5,593168
Оптическая длина хода в слоях, мм37,210401
Минимальный критический угол, градусы38,397824
Запас края светового канала, мм7,432504
Луч проходит через канал1

«Копировать картинку» помещает изображение результата в буфер обмена без сохранения файла — его можно сразу вставить в мессенджер или документ. Картинка и PDF содержат ссылку на calc-calc.ru.

Используются модели лучевой оптики, реальные углы преломления или параксиальное приближение согласно описанию.

Был ли калькулятор полезен?Одно касание — и мы поймём, какие инструменты улучшать.
ПОДРОБНЫЙ РАЗБОР · ФОРМУЛЫ И ПРИМЕРЫ

Расчёт оптики: Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы

Задача «Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы» относится к разделу геометрической оптики. Многослойная призма представлена последовательностью однородных оптических слоёв с наклонными плоскими границами. Направление после каждой границы вычисляется отдельно с учётом местного наклона и показателей преломления двух соседних сред. В этой конфигурации заданы 10 параметров, позволяющих оценивать несколько взаимосвязанных характеристик, а не одно произведение чисел.

В выбранном варианте Режим дополнительной диафрагмы проверяет, хватает ли проходного отверстия для заданной траектории луча. При отрицательном зазоре до края луч блокируется геометрией; это предупреждение о виньетировании, а не ошибка машинной арифметики. Для исходного набора используются показатель преломления первой среды / первого слоя и показатель преломления второй среды / второго слоя, а остальные величины задают границы применимости расчёта. Для конкретного варианта «Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы» величина «a1» задаётся отдельно, что позволяет проверить влияние указанного условия без подмены физической постановки.

Геометрия и входные условия

При настройке схемы «Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы» сначала укажите показатель преломления первой среды / первого слоя, показатель преломления второй среды / второго слоя и показатель преломления третьего слоя. Все размеры относятся к согласованной системе координат; отрицательные радиусы обозначают направление центра кривизны, а не физически отрицательный размер детали.

Следующие параметры важны именно для данного варианта: наклон первой внутренней границы, градусы, добавочный наклон второй границы, градусы, добавочный наклон третьей границы, градусы, толщина каждого слоя вдоль оптической оси, м, угол входящего луча к оси, градусы, расстояние от последней границы до экрана, м, радиус геометрической диафрагмы, м. Не следует подменять конкретную длину общим коэффициентом масштаба: это может изменить не только значение, но и сам смысл рассчитанного оптического эффекта.

Многослойная призма представлена последовательностью однородных оптических слоёв с наклонными плоскими границами. Направление после каждой границы вычисляется отдельно с учётом местного наклона и показателей преломления двух соседних сред. В выбранной задаче проверьте, что показатель преломления принадлежит нужной среде и длины относятся к одной физической конфигурации. Для конкретного варианта «Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы» величина «a2» задаётся отдельно, что позволяет проверить влияние указанного условия без подмены физической постановки.

Физическая модель и способ вычисления

Изменение направления на первой границе влияет на угол падения на следующую. Поэтому вычислять только начальный и конечный показатели преломления без промежуточных слоёв недостаточно для корректного бокового смещения. Здесь рассматривается случай «Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы», поэтому результат связан с геометрией луча, а не только с номинальными данными оптического элемента.

Толщина каждого слоя участвует в расчёте поперечного переноса луча и оптического хода. При большей толщине даже небольшой внутренний угол может существенно изменить координату попадания на экран. Для исходной конфигурации важно различать величины, выраженные в миллиметрах, градусах и безразмерных коэффициентах. Внутренние расчёты используют метры и радианы. Для конкретного варианта «Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы» величина «a1» задаётся отдельно, что позволяет проверить влияние указанного условия без подмены физической постановки.

Режим дополнительной диафрагмы проверяет, хватает ли проходного отверстия для заданной траектории луча. При отрицательном зазоре до края луч блокируется геометрией; это предупреждение о виньетировании, а не ошибка машинной арифметики. Если уменьшить радиус отверстия, можно увидеть порог, после которого выбранный луч перестаёт проходить. Этот порог относится к заданной трассе луча, а не ко всем лучам, освещающим оптическую систему. Проверяйте исходный показатель материала и условие прохождения луча перед интерпретацией конечных чисел. Для конкретного варианта «Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы» величина «a2» задаётся отдельно, что позволяет проверить влияние указанного условия без подмены физической постановки.

Как анализировать расчётные результаты

Призменный угол и положение границ задают геометрию независимо от толщины материала. Итоговое угловое отклонение можно сопоставить с боковым сдвигом, но эти величины имеют разные единицы и характеризуют разные эффекты. В калькуляторе «Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы» взаимосвязанные показатели удобно читать вместе, потому что отдельная координата луча не описывает оптическую систему целиком.

Для воспроизводимой проверки меняйте по очереди радиус геометрической диафрагмы, м и показатель преломления первой среды / первого слоя, оставляя другие поля неизменными. Затем сравните направление изменения результатов с законом преломления, оптической силой либо геометрическим ограничением апертуры. Для конкретного варианта «Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы» величина «a1» задаётся отдельно, что позволяет проверить влияние указанного условия без подмены физической постановки.

Если уменьшить радиус отверстия, можно увидеть порог, после которого выбранный луч перестаёт проходить. Этот порог относится к заданной трассе луча, а не ко всем лучам, освещающим оптическую систему. Если при небольшом изменении входа появляется очень большое число, обратите внимание на близость фокальной плоскости либо на предельное направление луча. Для конкретного варианта «Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы» величина «a2» задаётся отдельно, что позволяет проверить влияние указанного условия без подмены физической постановки.

Точность и ограничения инженерной оценки

Схема предполагает плоские границы без отражений и поглощения. При превышении критического угла для перехода из более плотного материала в менее плотный возникает полное внутреннее отражение, и дальнейшее прохождение не рассчитывается. Это принципиально для задачи «Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы», где расчётные значения относятся к идеализированной схеме и не содержат поправок на качество оптических поверхностей.

Не используйте полученное значение как безусловную характеристику заводского объектива. Здесь не моделируются загрязнение стёкол, температурные деформации оправ, поглощение в материалах и разброс паспортных показателей преломления. Для конкретного варианта «Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы» величина «a1» задаётся отдельно, что позволяет проверить влияние указанного условия без подмены физической постановки.

В проектировании сравнивайте расчёты для нескольких вариантов параметров и затем проверяйте макет измерениями. В форме «Ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы» все вводимые величины непосредственно входят в физическую модель, но за пределами её допущений возможны дополнительные эффекты.

Формула расчёта

ОСНОВНАЯ ФОРМУЛА

nᵢ sin(θᵢ−αᵢ)=nᵢ₊₁ sin(θᵢ₊₁−αᵢ) на каждой границе слоёв.

Проверенные примеры

Проверка 1: Номинальные данные

Определите ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы: n1 = 1.49; n2 = 1.55; n3 = 1.61; a1 = 2; a2 = -1; a3 = 1; thick = 0.008; theta = 2; screen = 0.3; stopr = 0.008.

Получены численные величины: Выходной угол к оси, градусы = 0.959742992; Полное угловое отклонение, градусы = -1.040257008; Отклонение первой границы, градусы = -0.657867955; Отклонение второй границы, градусы = 0.025466911.

Проверка 2: Изменён параметр n1

Определите ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы: n1 = 1.505; n2 = 1.55; n3 = 1.61; a1 = 2; a2 = -1; a3 = 1; thick = 0.008; theta = 2; screen = 0.3; stopr = 0.008.

Получены численные величины: Выходной угол к оси, градусы = 0.929735967; Полное угловое отклонение, градусы = -1.070264033; Отклонение первой границы, градусы = -0.671247097; Отклонение второй границы, градусы = 0.019488672.

Проверка 3: Изменён параметр n2

Определите ход луча через многослойную призму — с учётом геометрической диафрагмы: n1 = 1.49; n2 = 1.565; n3 = 1.61; a1 = 2; a2 = -1; a3 = 1; thick = 0.008; theta = 2; screen = 0.3; stopr = 0.008.

Получены численные величины: Выходной угол к оси, градусы = 0.974744926; Полное угловое отклонение, градусы = -1.025255074; Отклонение первой границы, градусы = -0.657867955; Отклонение второй границы, градусы = 0.031528506.

Как пользоваться онлайн-калькулятором

  1. Укажите геометрию, оптические свойства материалов и условия: Показатель преломления первой среды / первого слоя, Показатель преломления второй среды / второго слоя, Показатель преломления третьего слоя, Наклон первой внутренней границы, градусы, Добавочный наклон второй границы, градусы.
  2. Задайте остальные параметры для сценария «с учётом геометрической диафрагмы».
  3. Сопоставьте взаимосвязанные результаты и проверьте границы применимости модели.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Частые вопросы

Как правильно вводить геометрию?

Все геометрические размеры задаются в метрах, знак радиуса поверхности определяет ориентацию центра кривизны.

Какие ограничения имеет вычисление?

Каждый слой считается однородным; границы и углы идеальны, поглощение и многократные отражения не учитываются.

Похожие калькуляторы

🔭ОПТИКА

Аберрация первого порядка оптической системы — для внеосевого луча

Аберрация первого порядка оптической системы — для внеосевого луча. При настройке схемы «Аберрация первого порядка оптической системы — для внеосевого луча» сначала укажите радиус первой поверхности линзы, м, радиус второй поверхности линзы, м и централ

🔭ОПТИКА

Аберрация первого порядка оптической системы — для составной оптической системы

Аберрация первого порядка оптической системы — для составной оптической системы. При настройке схемы «Аберрация первого порядка оптической системы — для составной оптической системы» сначала укажите радиус первой поверхности линзы, м, радиус второй поверхности линзы

🔭ОПТИКА

Аберрация первого порядка оптической системы — при заданном спектральном диапазоне

Аберрация первого порядка оптической системы — при заданном спектральном диапазоне. При настройке схемы «Аберрация первого порядка оптической системы — при заданном спектральном диапазоне» сначала укажите радиус первой поверхности линзы, м, радиус второй поверхности ли

ПОДЕЛИТЬСЯ ИНСТРУМЕНТОМ

Встроить на свой сайт

Вставьте этот код в HTML-блок на своём сайте. Посетители смогут пользоваться калькулятором без перехода.

Прямая ссылка: https://calc-calc.ru/embed/calc_790224/

Предварительный просмотр