Есть ли подобие идеальных линз из симуляторов?

В оптике и в симуляторах используются абстрактные идеальные линзы с нулевой толщиной и отсутствием внутреннего отражения. У них есть одно полезное свойство - фокус может быть значительно короче диаметра линзы. А есть ли какой-то реальный аналог? Линза френеля решает проблему толщины, но на сколько понимаю, короткофокусной быть не может. Может так же делают слайсы вогнутого зеркала (или используя внутреннее отражение). А смысл в том, что с короткофокусной идельной линзой можно сузить и запараллелить луч поганого качества.

 

Это не правильно.Так не получится, линза осуществляет только преобразование Фурье, но не спектральный фильтр.
Излучение с широким пространставенным спектром (поганого качества) , надо фильтровать диафрагмой с потерей интенсивности, не т ничего даром за все надо платить

 

Ну это все понятно, но если есть техническая хитрость изготовить что-то близкое к идеальной линзе, то схема вроде картинки снизу будет возможна. Либо то же самое, но набором из нескольких более длиннофокусных.

 

Поясните, пожалуйста, полет вашей инженерной мысли, не все же могут вот так на лету схватить суть.

Видите, ли уважемый Dn, теория описывающая линзу, описывает параксиальное приближение, те справедлилива для лучей распространяющихся под не большими углама к оси. Если учитавать конечную толщину линзы и пучки распространяющиеся под углом к оси то теория усложнится появятся поправки, см напр
Полиномы Цернике
https://ru.wikipedia.org/wiki/Многочлены_Цернике
Аьеррации оптич системы
https://ru.wikipedia.org/wiki/Аберрация_оптической_системы
Абсолютная оптическая система
https://ru.wikipedia.org/wiki/Абсолютная_оптическая_система
Технически это очень сложно и стоить это будет очень не дешево. И остается всегда дифракции которая имеет свои неустранимые последствия

 

Если это не сарказм, то желтые это лучи слева направо, а бирюзовая это идеальная линза с очень малым фокусом, что приводит к наклону лучей вдоль ее плоскости (это в нескольких симуляторах одинаково выглядит). Конечно обычная линза такими свойствами не обладает, но мои знания весьма ограничены и посему спрашиваю.

 

Ход лучей построен не правильно, позволю себе порекомендовать углубить свои знания в этом вопросе по источнику
http://aco.ifmo.ru/el_books/basics_optics/prakt_3/book_prakt_3_1.html

 

Ход лучей построен симулятором и проверял разные программы, все одно и тоже показывают при использовании "идеальной линзы".

 

А труба Галилея не подойдет, чтобы сузить и сделать параллельным луч? Туда внутрь можно диафрагму поставить. Только вот что есть луч поганого качества? По каким параметрам оно поганое?

 

Из картинки кот . вы привели трудно что-то понять. Есть хорошее правило " Никогда не приступай к вычислениям не зная результата".
Так вот, постройте сами с линейкой и на скажем листе в клетку ход лучей для просто линзы, как описано в учебном материале. Постройте несколько разных лучей ( с разными углами к оси линзы). Затем постройте второй чертеж, с линзой у которой фокусное расстояние меньше. Просто из этих чертежей вы поймете физику и принцип оптики. Так же будет качественно понятен результат к которому вы стремитесь и будет ясно достижим он или нет. Построение сделайте так что бы лучи не сливались как на чертеже выше. Пишите обсудим результат.

Есть принцип: чем уже луч, тем выше расходимость (длина волны)/(диаметр пучка), сужая луч системой Галилея, получаете высокую расходимость, и поставив диафрагму потеряете много света ничего не добившись.
Зачем изобретать велосипед, принципы пространственной фильтрации давно известны и хорошо изучены.

 

Физику учил и мне известно, что обычными линзами невозможно добиться того, что показывают симуляторы, хотя используют единую формула расчета для идельной линзы. Но я не перекрываю будущее голословными заявлениями про "давно известно и изучено", которые произносили ученые британской академии наук еще в 19 веке и не только они. Может в каких-то криогенных условиях или со спец покрытием многослойным с разными коэффициентами преломления добились линз с фокусным в разы меньше диаметра. Ладно, нет так нет, будем ждать.

 

Ну вот я сейчас использую линзу диаметр 40 мм , фокусное расстояние 25 и что?

Голословное это для людей неспециалистов. Вопрос вечного двигателя закрыт вторым началом Термодинамики. Линза не осуществляетпространственную фильтрацию, так же вопрос закрыт.

 

Это уже триста раз обсуждалось. Тем не менее, луч сузится. А как далеко его надо передавать в условии ничего не сказано. Как и неясно, что такое поганый луч, и какое качество луча требуется.

У меня есть подозрение, что в этой задаче от луча не требуется пространственная чистота.

К сожалению, в оптике чудес не бывает. Расходимость фундаментальна.

Ваши симуляторы, полагаю, используют матричный метод расчёта. Он работает в параксиальной области. Это обычная геометрия.
Однако, полагаю, есть и приличные программы, умеющие нормально моделировать прохождение света через систему с учётом искажений. Я расчётными программами не пользуюсь, а потому названий не знаю. Наши оптики тут применяли для расчёта системы какую-то срань - это убожество нещадно тормозило выпуская всего лишь 1000 лучей на I5. Почему не задействовали GPU - без понятия. И чему там тормозить тоже не понимаю. В общем, их ПО оставило впечатление студенческой поделки на 2-. Но, думаю, есть и нормальные пакеты.

 

Zemax
TracePro

 

По-моему, эта срань как раз Zemax и называлось. Лучи оно пускало так, что из ограждений они выходили иногда.

 

Zemax самый продвинутый пакет по оптике, способоен рассчитывать любые зпдачи по оптике. Я конечно не знаю чтотам считали инженеры, но если это был Zemax, то скорее инженеры дилетанты и непрофессионалы

 

Я всё же думаю, это был он. Поглядел интерфейс - оно самое.
Может, матрицы моделей перемножать он и умеет хорошо, но вот режим с трассировкой лучей был просто убогий. ТАК тормозить и промахиваться лучами надо уметь. И да, где же поддержка GPU? У нас трассировка лучей в играх в прямом эфире работает. А там физики вбахано ого-го в модели оптических эффектов. А тут 1000 лучей в системе с тремя линзами и трубой еле-еле ворочаются и из трубы на границах вылетают (! прямо из стенки !). Причём, всё это плоское (так как тела вращения).

 

ZEmax в оптике, то же что Оффис и Ansys , COMSOL в своих сферах, так что ...

это к инженерам поьзователям

 

Вряд ли. Уж поддержка GPU точно не в их компетенции.

 

не является показателем качества ПО, сейчас Zemax входит в состав ANSYS, а в ANSYS поддержка GPU точно есть!
https://en.wikipedia.org/wiki/Zemax

 

Увы, оно является показателем современности ПО и удобства пользователя. Отсутствием поддержки GPU часто грешат и пакеты прочностных и тепловых расчётов. Причём, помнится, профессиональные. Почему так получается? Потому что пакет не такие уж великие деньги приносит и разработчики не отобьют эти деньги. Это же приводит к убогим интерфейсам с полутекстовой строкой и раздражающей логикой работы. Результат - убогие, неудобные интерфейсы вокруг расчётного ядра. Десятки минут на моделирование на CPU, которое GPU сделало бы за секунды.
А ANSYS... насколько я вижу в инете, в основном обещают в будущем поддержку GPU начиная с какой-то там версии. А там, где она должна быть сейчас, море, просто море вопросов, как же её включить и почему нихрена не работает.