Кіріспе

Этенду (/eɪ//t//ɒ//n/'/d//uː/; etɑ̃dy) – оптикалық жүйедегі жарықтың қасиеті, ол жарықтың аудан және бұрыш бойынша қаншалықты "таралып" кеткенін сипаттайды. Гаусс сәуле оптикасында бұл сәуле параметрінің көбейтіндісіне (BPP) сәйкес келеді. Этендудың басқа да атаулары: қабылдағыштық, өтімділік, жарық ұстау қабілеті, жарық жинау қуаты, оптикалық кеңістік және AΩ көбейтіндісі. Өтімділік және AΩ көбейтіндісі әсіресе радиометрия және сәулеленуді беру салаларында қолданылады, онда олар көрініс факторымен (немесе пішін факторымен) байланысты. Бұл бейнелемеуші оптиканың маңызды түсінігі. Жарық көзінің тұрғысынан алғанда, этенду – жарық көзінің ауданы мен жүйеге кіретін жарық тесігінің көзден көрінетін кеңістіктік бұрышының көбейтіндісі. Сол сияқты, жүйе тұрғысынан алғанда, этенду жарық тесігінің ауданына көздің жарық тесігінен көрінетін кеңістіктік бұрышының көбейтіндісі тең. Бұл анықтамалар аудан мен кеңістіктік бұрыштың инфинитезимальды кішкентай "элементтеріне" қолданылуы керек, содан кейін олар көзге және диафрагмаға жинақталуы керек, төменде көрсетілгендей. Этенду фазалық кеңістіктегі көлем ретінде қарастырылуы мүмкін. Оптикалық қуат сақталатын кез келген оптикалық жүйеде этенду ешқашан кемімейді. Идеалды оптикалық жүйе көзбен бірдей этендуға ие кескінді жасайды. Этенду Лагранж инвариантымен және оптикалық инвариантпен байланысты, олардың екеуі де идеалды оптикалық жүйеде тұрақты қасиетке ие. Оптикалық жүйенің сәулеленуі сәулелену ағынының этендуға қатысты туындысына тең.

Анықтама

Нормалды dS сансыз шағын беткі элемент, n сыну индексі бар ортаға енгізілген. Бұл бетті қатты бұрышқа, dΩ, нормалға θ бұрышымен шектелген жарық кесіп өтеді (немесе шығарады). Жарық таралу бағытында проекцияланған dS-тің ауданы dS cos θ-ға тең. dS арқылы өтетін жарық шоғының кеңеюі – бұл геометриялық кеңеюдің және жарық сәулесі таралатын ортаның сыну индексінің квадратына көбейтілген шама ретінде анықталады.

Қорғау

Берілген жарық шоғының этендуасы сақталады: этендуаны арттыруға болады, бірақ ешқандай оптикалық жүйеде кемітуге болмайды. Бұл, кез келген жарық көзінен жарықты кішірек аумаққа шоғырландыратын жүйе, әрқашан қатты бұрышты (яғни, көздің аспандағы көрінетін ауданын) арттыруы керек дегенді білдіреді. Мысалы, үлкейту әйнегі күн сәулесінің қарқындылығын кішкентай нүктеде арттыра алады, бірақ бұл нүктеден қарағанда, күннің көрінетін мөлшері шоғырлану деңгейіне пропорционалды түрде ұлғаятындықтан мүмкін болады. Төменде көрсетілгендей, жарық бос кеңістікте және сыну немесе шағылыс кезінде қозғанда этендуа сақталады. Сондай-ақ, жарық оптикалық жүйелер арқылы өте келе, мұнда ол толық шағылыс немесе сынуға ұшырайды, этендуа сақталады. Дегенмен, егер жарық, мысалы, диффузорға тисе, оның қатты бұрышы ұлғаяды, бұл этендуаны арттырады. Этендуа содан кейін тұрақты болуы мүмкін немесе жарық оптика арқылы таралғанда ұлғаюы мүмкін, бірақ кемітілмейді. Бұл энтропияның тұрақты немесе артуы тиіс екендігінің тікелей салдары. Этендуаның сақталуын әр түрлі контекстерде, мысалы, оптиканың негізгі принциптерінен, Гамильтон оптикасынан немесе термодинамиканың екінші заңынан шығаруға болады.