Широкая распространённость в природе, активное участие в процессах жизнедеятельности и высокая чувствительность методов исследования, основанных на дисперсии оптической активности, объясняют особый интерес к О.-а. в.
С. Г. Пржибельский.
Оптические двойные звёзды
Опти'ческие двойны'е звёзды, звёзды, находящиеся почти на одном луче зрения, но удалённые друг от друга в пространстве на значительные расстояния. На небесной сфере О. д. з. расположены рядом, имея вид двойных звёзд . Отличаются от последних тем, что не составляют физической системы.
Оптические переменные звёзды
Опти'ческие переме'нные звёзды, переменные звёзды , блеск которых изменяется вследствие изменения условий их видимости. К О. п. з. относятся затменные переменные звёзды, представляющие собой двойные звёзды с компонентами, периодически затмевающими друг друга при их движении вокруг общего центра тяжести.
Оптические системы
Опти'ческие систе'мы(методы расчёта), совокупности оптических деталей (линз, зеркал, призм, пластинок, диспергирующих элементов), образующие изображения оптические предметов на приёмниках световой энергии (глаз, светочувствительный слой, фотоэлемент и т.д.) или преобразующие по заданным законам пучки световых лучей (осветительные системы). Расчёт О. с. состоит в подыскании конструктивных элементов (радиусов кривизны, преломления показателей и дисперсии стекол или иных прозрачных материалов, расстояний между линзами и их толщин), при которых О. с. обладает требуемыми характеристиками: числовой апертурой , угловым или линейным полем зрения , увеличением оптическим , размерами, качеством изображения или разрешающей способностью , распределением световой энергии. Этот расчёт выполняется в два этапа.
Сначала методами параксиальной оптики (см. Параксиальный пучок лучей ) производят расчёт общего расположения оптических деталей и их размеров (габаритный расчёт). В результате определяются число компонентов О. с., расстояния между ними, их диаметры и фокусные расстояния, на основе чего составляют эскизный проект системы, уточняют её размеры и вес. Иногда при габаритном расчёте выясняется, что построить О. с. принципиально невозможно (не выполняются какие-либо общие законы энергетики или противоречивы требования). На втором этапе расчёта определяются конструктивные элементы отдельных узлов О. с. из условия устранения её аберраций (см. Аберрации оптических систем ). Количество исправляемых аберраций связано как с назначением О. с., так и с её основными характеристиками. Например, в астрономических объективах (состоят из 2-3 линз), в которых мал угол поля зрения и велико фокусное расстояние при малом относительном отверстии, исправляются только сферическая аберрация , хроматическая аберрация и кома . В фотографических объективах велики и относительное отверстие, и угол поля зрения; в них нужно откорригировать большее число аберраций (от 7 и более), и этим объясняется сложность их конструкции (современные светосильные объективы состоят из 10-15 линз). Ещё сложнее (20-25 линз) объективы с переменным фокусным расстоянием, в которых аберрации должны быть исправлены для нескольких значений фокусного расстояния. В первом приближении расчёт выполняется на основе теории аберраций 3-го порядка; окончательная подгонка делается на ЭВМ, для которых разработаны специальные программы. Критерием качества изображений служат либо значения поперечной или волновой аберрации, либо величина частотно-контрастной характеристики , которая должна быть задана заранее.
Лит. см. при ст. Объектив .
Г. Г. Слюсарев.
Оптические стандарты частоты
Опти'ческие станда'рты частоты', квантовые стандарты частоты оптического диапазона. О. с. ч. по сравнению с квантовыми стандартами частоты радиодиапазона имеют важные преимущества: более высокую стабильность частоты ~10 –13, а в перспективе ~10 –15– 10 –16(в диапазоне СВЧ - 10 –12); возможность создания в одном приборе эталонов частоты (т. е. времени) и длины (интерферометрические измерения длины волны).
Основным элементом О. с. ч. является газовый лазер (2 на рис. 1 ), работающий в спец. режиме, который позволяет выделять из относительно широкой спектральной линии (см. Ширина спектральных линии ) чрезвычайно узкие пики, фиксирующие положение вершины спектральной линии n 0(центральной частоты перехода). Спектральные линии газа в оптическом диапазоне из-за Доплера эффекта имеют тонкую структуру. Они состоят из смещённых линий однородной ширины, излучаемых отдельными атомами ( рис. 2 ). В слабых световых полях эта структура не проявляется. В мощных же полях происходит избирательное поглощение энергии частицами, обладающими определённой скоростью, в результате чего в контуре спектральной линии «выжигаются» узкие провалы (минимумы мощности излучения) с шириной Г, равной однородной ширине линии ( рис. 3 ). Т. к. в резонаторе лазера распространяются 2 волны, бегущие навстречу друг другу, то каждая из них резонансно поглощается «своей» группой атомов, отличающихся.знаком проекции скорости на ось резонатора: ±k, где k= с(n- n 0)/n 0. Поэтому в спектральной линии выжигаются 2 провала. Только если генерация лазера возбуждается на частоте резонатора, соответствующей вершине спектральной линии n 0, обе бегущие волны поглощаются одними и теми же частицами и 2 провала сливаются в 1 ( рис. 4 ).
Этот эффект, обнаруженный в 1962-63 американскими учёными У. Ю. Лэмбом и У. Р. Беннеттом, дал возможность принять в качестве репера частоты частоту генерации лазера, «привязанную» к частоте n 0квантового перехода не по доплеровской ширине (2 на рис. 2 ), а по однородной ширине Г линии, что даёт точность ~10 –10– 10 –11. Однако эта точность не была бы достигнута, если бы не был ослаблен эффект смещения (сдвиг) спектральной линии, обусловленный соударениями частиц газа между собой, что возможно при уменьшении давления. Для этого в резонатор лазера вводится ячейка с поглощающим газом (3 на рис. 1 ). Если при изменении частоты генерации в центре спектральной линии излучения появляется минимум мощности ( рис. 4 ), то в центре линии поглощения этот же эффект приводит к максимуму мощности той же однородной ширины Г ( рис. 5 , а). Благодаря низкому давлению в поглощающей ячейке (10 –3 мм рт. ст., или 0,13 н/ м 2) эта частота стабильна. Осуществленный О. с. ч. с гелий-неоновой усиливающей и метановой поглощающей ячейками (l = 3,39 мкм) имеет g = 300–500 кгци относительную стабильность частоты ~10 –13, что означает поддержание частоты ~10 14 гцс точностью до 10 гц.
Дальнейший прогресс в развитии О. с. ч. связан с возможностью выделения ещё более узких линий, фиксирующих частоту квантовых переходов на несколько порядков уже однородной ширины Г спектральной линии. Это осуществляется в лазере с кольцевым резонатором, работающем как в одноволновом, так и в двухволновом режимах ( рис. 6 ). При этом мощность излучения лазера из-за эффектов спектрального «выгорания» линии, пространственного выгорания среды и фазового взаимодействия на частотах, близких к центральной частоте перехода, перераспределяется между волнами разных типов. Это приводит к возникновению узких резонансных пиков, которые могут быть на несколько порядков более узкими и более резкими, чем в случае пиков мощности линейного лазера. Воспроизводимость частоты кольцевых лазеров с метановой поглощающей ячейкой такая же, как и в случае линейных лазеров. Существуют и др. методы стабилизации частоты лазеров.
Лит.:Квантовая электроника. Маленькая энциклопедия, М., 1969; Басов Н. Г., Беленов Э. М., Сверхузкие спектральные линии и квантовые стандарты частоты, «Природа», 1972, № 12.
Э. М. Беленов.
Рис. 6. Схема оптического стандарта частоты, основанного на лазере с кольцевым резонатором.
Рис. 5. а. Появление минимума мощности в центре линии излучения сопровождается появлением максимума мощности в центре линии поглощения. б. Осциллограмма интенсивности бегущих волн гелий-неонового лазера с поглощающей метановой ячейкой в зависимости от частоты генерации; на центральной частоте спектральной линии метана у обеих волн возникают пики мощности.
Рис. 1. Схема оптического стандарта частоты с гелий-неоновым лазером и поглощающей ячейкой: 1 - зеркала оптического резонатора; 2 - ячейка лазера с активным газом; 3 - ячейка с поглощающим газом; 4 - приёмник излучения; 5 - система обратной связи.
Рис. 4. Слияние двух провалов в один.
Рис. 3. «Выжигание провалов» в контуре спектральной линии.
Рис. 2. Структура спектральной линии газа в оптическом диапазоне: 1 - линии однородной ширины Г, излучаемые отдельными атомами и смещённые из-за эффекта Доплера; 2 - контур спектральной линии газа; 3 - резонансная кривая резонатора; n 0- собственная частота резонатора; n 0- частота, соответствующая вершине спектральной линии.
Оптический гироскоп
Опти'ческий гироско'п, см. в ст. Квантовый гироскоп .
Оптический измерительный прибор
Опти'ческий измери'тельный прибо'рв машиностроении, средство измерения, в котором визирование (совмещение границ контролируемого размера с визирной линией, перекрестием и т.п.) или определение размера осуществляется с помощью устройства с оптическим принципом действия. Различают три группы О. и. п.: приборы с оптическим способом визирования и механическим (или др., но не оптическим) способом отсчёта перемещения; приборы с оптическим способом визирования и отсчёта перемещения; приборы, имеющие механический контакт с измеряемым объектом, с оптическим способом определения перемещения точек контакта.
Из приборов первой группы распространение получили проекторы для измерения и контроля деталей, имеющих сложный контур, небольшие размеры (например, шаблоны, детали часового механизма и т.п.). В машиностроении применяются проекторы с увеличением 10, 20, 50, 100 и 200, имеющие размер экрана от 350 до 800 ммпо диаметру или по одной из сторон. Т. н. проекционные насадки устанавливают на микроскопах, металлообрабатывающих станках, различных приборах. Инструментальные микроскопы ( рис. 1 ) наиболее часто используют для измерения параметров резьбы. Большие модели инструментальных микроскопов обычно снабжаются проекционным экраном или бинокулярной головкой для удобства визирования.
Наиболее распространённый прибор второй группы - универсальный измерительный микроскоп УИМ, в котором измеряемая деталь перемещается на продольной каретке, а головной микроскоп - на поперечной. Визирование границ проверяемых поверхностей осуществляется с помощью головного микроскопа, контролируемый размер (величина перемещения детали) определяется по шкале обычно с помощью отсчётных микроскопов. В некоторых моделях УИМ применено проекционно-отсчётное устройство. К этой же группе приборов относится компаратор интерференционный .
Приборы третьей группы применяют для сравнения измеряемых линейных величин с мерами или шкалами. Их объединяют обычно под общим назв. компараторы . К этой группе приборов относятся оптиметр , оптикатор , измерительная машина , контактный интерферометр, оптический длиномер и др. В контактном интерферометре (разработан впервые И. Т. Уверским в 1947 на заводе «Калибр» в Москве) используется интерферометр Майкельсона (см. в ст. Интерферометр ), подвижное зеркало которого жестко связано с измерительным стержнем. Перемещение стержня при измерении вызывает пропорциональное перемещение интерференционные полос, которое отсчитывается по шкале. Эти приборы (горизонтального и вертикального типа) наиболее часто применяют для относительных измерений длин концевых мер при их аттестации. В оптическом длиномере (длиномер Аббе) вместе с измерительным стержнем ( рис. 2 ) перемещается отсчётная шкала. При измерении абсолютным методом размер, равный перемещению шкалы, определяется через окуляр или на проекционном устройстве с помощью нониуса.
Перспективным направлением в разработке новых типов О. и. п. является оснащение их электронными отсчитывающими устройствами, позволяющими упростить отсчёт показаний и визирование, получать показания, усреднённые или обработанные по определённым зависимостям, и т.п.
Лит.:Справочник по технике линейных измерений, пер. с нем., М., 1959; Оптические приборы для измерения линейных и угловых величин в машиностроении, М., 1964.
Н. Н. Марков.
Рис. 1. Инструментальный микроскоп: 1 - головка со штриховой продольной сеткой; 2 - стойка; 3 - микропара; 4 - стол для установки детали.
Рис. 2. Оптический длиномер: 1 - проекционное устройство; 2 - измерительный стержень; 3 - измеряемая деталь.
Оптический институт
Опти'ческий институ'тим. С. И. Вавилова государственный (ГОИ), научно-исследовательское учреждение, в котором ведутся работы в области оптики и её технического применений. Основан в Ленинграде в 1918. Основателем, первым директором и научным руководителем ГОИ был академик Д. С. Рождественский; в 1932-45 научное руководство осуществлял академик С. И. Вавилов, в 1945-56 - академик А. Н. Теренин. В ГОИ начинали научную деятельность и работали многие известные учёные, среди них академик И. В. Гребенщиков, А. А. Лебедев, В. А. Фок, И. В. Обреимов; в настоящее время (1973) здесь работают академик В. П. Линник и члены-корреспонденты П. П. Феофилов и Ю. Н. Денисюк.
ГОИ внёс большой вклад в развитие советской оптики. В нём выполнены ставшие классическими работы по спектроскопии атомов различных элементов и фундаментальные исследования процессов люминесценции, фотохимии и фотосинтеза, позволившие получить многие сведения о строении молекул, а также работы по спектроскопии активированных кристаллов.
ГОИ - научно-исследовательская центр оптико-механической промышленности. В институте разработаны составы и технология производства оптических материалов и решены задачи механической обработки стекла и формообразования поверхностей оптических деталей высокой точности. Проведены важные исследования по оптотехнике, фотометрии и светотехнике: предложены и разработаны разнообразные интерференционные методы и приборы для прецизионных измерений в астрономии и технике, бесконтактные оптические приборы для контроля формы и микрогеометрии обрабатываемых поверхностей в машиностроении. Изобретена менисковая система для зеркально-линзовых объективов. Созданы оптические источники света большой яркости.
В ГОИ впервые была объяснена природа скрытого фотографического изображения, предложена и исследована электрохимическая теория проявления, разработаны методы и приборы для испытания сенситометрических свойств фотографических материалов.
В ГОИ впервые в СССР разработаны методы и созданы прецизионные машины для изготовления высококачественных дифракционных решёток, организовано их производство, построен первый советский электронный микроскоп и первый в мире геодезический светодальномер. В ГОИ впервые в СССР созданы методы регистрации изображения в трёхмерной среде. В институте основана советская школа вычислительной оптики.
В. Д. Михалевский.
Оптический квантовый генератор
Опти'ческий ква'нтовый генера'тор, то же, что лазер .
Оптический контакт
Опти'ческий конта'ктповерхностей прозрачных тел имеет место при расстоянии между поверхностями порядка радиуса действия молекулярных сил (сближение на такое расстояние называется «посадкой» на О. к.). Если в О. к. приводятся тела с равными преломления показателями , то свет проходит границу их раздела (поверхность О. к.), не меняя своего направления; при этом отражения коэффициент поверхности О. к. чрезвычайно низок - от 10 –4до менее чем 10 –7. Как правило, на О. к. легко могут быть посажены чистые, хорошо полированные поверхности, которые затем уже нельзя разделить путём сдвига без их повреждения.
О. к. часто называется также такое сближение поверхностей прозрачных тел, при котором коэффициент отражения от каждой поверхности становится функцией расстояния между поверхностями dи быстро убывает с уменьшением d. Особенно чётко это явление наблюдается при полном внутреннем отражении , когда в зависимости от dкоэффициент отражения меняется от 1 до неощутимо малой величины. Этим пользуются для модуляции света по интенсивности и для грубого спектрального разделения длинноволновой и коротковолновой частей излучения.
Оптический отвес
Опти'ческий отве'с, геодезический оптический прибор; см. Лотаппарат .
Оптический пирометр
Опти'ческий пиро'метр, см. Пирометры .
Оптический резонатор
Опти'ческий резона'тор, открытый резонатор оптического диапазона длин волн.
Оптический телеграф
Опти'ческий телегра'ф, система визуальной передачи сообщений посредством семафорной азбуки. Был распространён в 1-й половине 19 в. Первый О. т. построен в 1794 между Парижем и Лиллем (225 км) французами братьями К. и И. Шапп. Передающее семафорное устройство из подвижных реек устанавливалось на башне. Линия О. т. состояла из цепочки башен, отстоящих друг от друга на расстоянии прямой видимости. Передача сообщения производилась последовательно от башни к башне и поэтому требовала значительного времени. В 1839-54 действовала самая длинная в мире линия О. т. между Петербургом и Варшавой (1200 км); передаваемый сигнал проходил по ней из конца в конец за 15 мин.
Оптическое излучение
Опти'ческое излуче'ние, свет в широком смысле слова, электромагнитные волны , длины которых заключены в диапазоне с условными границами от 1 нмдо 1 мм. К О. и., помимо воспринимаемого человеческим глазом видимого излучения, относятся инфракрасное излучение и ультрафиолетовое излучение . Параллельный термину «О. и.» термин «свет» исторически имеет менее определенные спектральные границы - часто им обозначают не все О. и., а лишь его видимый поддиапазон. Для оптических методов исследования характерно формирование направленных потоков излучения с помощью оптических систем , включающих линзы , зеркала , призмы оптические , дифракционные решётки и т.д.
Волновые свойства О. и. обусловливают явления дифракции света , интерференции света , поляризации света и др. В то же время ряд оптических явлений невозможно понять, не привлекая представления об О. и. как о потоке быстрых частиц - фотонов. Эта двойственность природы О. и. сближает его с иными объектами микромира и находит общее объяснение в квантовой механике (см. также Корпускулярно-волновой дуализм ). Скорость распространения О. и. в вакууме ( скорость света ) - около 3·10 8 м/ сек. В любой другой среде скорость О. и. меньше. Значение преломления показателя среды, определяемое отношением этих скоростей (в вакууме и среде), в общем случае неодинаково для разных длин волн О. и., что приводит к дисперсии О. и. (см. Дисперсия света ).
Различные виды О. и. классифицируют по следующим признакам: природа возникновения ( тепловое излучение , люминесцентное излучение, см. Люминесценция ); степень однородности спектрального состава (монохроматическое, немонохроматическое, см. Монохроматический свет ); степень упорядоченности ориентации электрического и магнитного векторов (естественное, поляризованное линейно, по кругу, эллиптически); степень рассеяния потока излучения (направленное, диффузное, смешанное) и т.д.
Падающий на поверхность какого-либо тела поток О. и. частично отражается (см. Отражение света ), частично проходит через тело и частично поглощается в нём (см. Поглощение света ). Поглощённая часть энергии О. и. преобразуется главным образом в тепло, повышая температуру тела. Однако возможны и другие виды преобразования энергии О. и. - фотоэффект ( фотоэлектронная эмиссия ) фотолюминесценция , фотохимические превращения (см. Фотохимия ) и пр.
О роли О. и. и оптических методов исследования в науке и технике см. ст. Оптика и литературу при ней.
Ю. С. Черняев.
Оптическое изображение
Опти'ческое изображе'ние, см. изображение оптическое .
Оптическое стекло
Опти'ческое стекло', высокопрозрачное однородное химически стойкое стекло. Изготавливается с точно задаваемыми оптическими свойствами - показателем преломления (от 1,47 до 2,04) и коэффициентом дисперсии (от 70 до 78), в зависимости от сочетания которых О. с. подразделяют на кроны (малое преломление и повышенная дисперсия) или флинты (с противоположными свойствами). Применяют О. с. для изготовления оптических инструментов и приборов: очков, объективов, микроскопов, биноклей, фотометров.
Оптовая торговля
Опто'вая торго'вля, составная часть внутренней торговли; начальная стадия обращения товаров, движение их от производителей до предприятий розничной торговли или, в части средств производства, до предприятий - потребителей продукции. При социализме функции О. т. - организация сбыта в народном хозяйстве, т. е. концентрация продукции различных предприятий промышленности и сельского хозяйства, а также импортной продукции, её хранение, сортировка и формирование ассортиментного комплекса, размещение по стране с учётом нужд потребителей. К О. т. относятся также закупки и сбыт с.-х. продуктов и сырья. По месту в процессе общественного воспроизводства различается О. т. средствами производства и предметами потребления. О. т. средствами производства организационно отделяется от О. т. потребительскими товарами и составляет особую отрасль обращения - материально-техническое снабжение . Движение товаров через О. т. планируется государством в соответствии с балансами производства и распределения товарных ресурсов. Чёткое разграничение функций промышленных предприятий и организаций, с одной стороны, и О. т. - с другой, при котором промышленные предприятия освобождаются от торговых функций и почти всю свою продукцию сдают организациям О. т., устранение параллелизма в сбыте, позволяют сократить время и