Профессиональный калькулятор оптики
Зачем нужен профессиональный калькулятор оптики?
Современная оптика — это не только фундаментальная физика, но и основа огромного количества прикладных дисциплин: от оптического приборостроения и фотоники до медицинской визуализации и машинного зрения.
Профессиональный калькулятор оптики решает ключевую задачу: быстро, точно и воспроизводимо выполнять расчёты, которые в классическом виде требуют ручного вывода формул.
Отличие от учебных инструментов:
- Ориентирован на инженерные и научные расчёты
- Работа с реальными физическими параметрами
- Понимание ограничений моделей
- Использование формул, признанных в международной практике (ISO, DIN, ANSI)
Линзы
Фокусное расстояние, тонкие и толстые линзы, формула изготовителя.
Преломление
Закон Снеллиуса, критические углы, полное внутреннее отражение.
Отражение
Законы отражения, инженерная интерпретация, 3D задачи.
Глубина резкости
DOF, гиперфокальное расстояние, круг нерезкости.
Расчёт фокусного расстояния
Физический смысл
Фокусное расстояние — фундаментальная характеристика, определяющая степень собирания или рассеяния света, масштаб изображения и светосилу системы.
Формула тонкой линзы
где f — фокусное расстояние, d₀ — расстояние до объекта, dᵢ — расстояние до изображения.
Формула изготовителя (Lensmaker’s)
Для инженерных расчётов используется модель, учитывающая материал и кривизну поверхностей.
- n — показатель преломления материала
- R₁, R₂ — радиусы кривизны поверхностей
* Калькулятор автоматически учитывает знаки радиусов и типы линз (двояковыпуклые, мениски и др.)
Преломление света
Закон описывает поведение света при переходе между средами с разной оптической плотностью (например, воздух-стекло).
Применение:
- Линзовая и волоконная оптика
- Медицинская визуализация (эндоскопия)
- Расчет критического угла и полного внутреннего отражения
Закон отражения
Угол падения равен углу отражения. В инженерной практике это позволяет рассчитывать траектории в сложных зеркальных системах и лазерных резонаторах.
⚠️ Классический закон рассматривает идеальные поверхности. Диффузное отражение требует более сложных моделей (BRDF).
Глубина резкости (DOF)
Диапазон расстояний, в пределах которого изображение воспринимается резким. Критически важно для фотографии и микроскопии.
Гиперфокал
Расстояние, при фокусировке на которое все объекты от половины этого расстояния до бесконечности будут резкими.
Круг нерезкости
Circle of Confusion — критерий, определяющий, что именно глаз или сенсор считает "точкой".
Апертура
Влияние диафрагмы на глубину изображаемого пространства.
Кому предназначен инструмент?
- ✓Инженеры-оптики и разработчики систем
- ✓Студенты технических и физических вузов
- ✓Фотографы, углубленно изучающие оптику
- ✓Преподаватели физики
Ограничения модели
Калькулятор работает в рамках геометрической оптики. Это означает:
- • Длина волны считается пренебрежимо малой.
- • Интерференция и дифракция не учитываются напрямую.
- • Лучи рассматриваются как идеальные геометрические линии.
Такая модель является стандартом на ранних этапах инженерного проектирования.
Часто задаваемые вопросы
Лиана Арифметова
Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».
Заключение
Профессиональный калькулятор оптики — это инструмент, который объединяет строгую физику, инженерную практику и удобство использования. Он создан не для упрощения, а для точного понимания и расчёта оптических систем. Результаты расчетов носят справочный характер.