Stråldiagram

Stråldiagram är en metod inom geometrisk optik som används för att bestämma bildens läge, storlek och natur hos ett objekt som avbildas genom optiska element som linser och speglar. Diagrammet visar hur ljusstrålar färdas genom systemet och hur de samverkar för att bilda en punkt eller ett område.

Grundläggande begrepp är optisk axel, brännpunkt (f), brännpunkter och optiska mitten (or). I ett tunt-lins-system används brännvidden f och de viktigaste reglerna för stråldiagrame när man spår tre primära strålar: en stråle som är parallell mot axeln bryts genom brännpunkten på motsatta sidan av linsen; en stråle som passerar genom brännpunkten på objektssidan bryts parallellt med axeln; en stråle som passerar genom linsens centrum fortsätter i nära liknande riktning utan avvikelse. För speglar används liknande regler, men med reflektion: en stråle som är parallell mot axeln speglar genom/brännpunkten, en stråle som går mot brännpunkten reflekteras parallellt med axeln, och en stråle som passerar genom spegelns centrum följer en rak väg tillbaka.

Bildens natur avgörs av hur strålarna samlas: om de konvergerar, uppstår en reell bild på motsatta sidan av linsen eller spegeln; om de divergerar, uppstår en virtuell bild på objektets sida. Exakt placering av bilden avgörs av objektets avstånd till optiska elementet samt deras geometriska egenskaper.

Stråldiagram används i optisk design, teleskop och kamera, där man snabbt kan uppskatta bildens storlek, tecken och skärpa utan att lösa fullständiga bildparametrar.

Omfattningen kan justeras för att specificera olika typer av linser (plan-konvex, plan-plan etc.) eller olika spegeltyper, men grundprinciperna är desamma.