Введение 3
Глава I. Каустика 4
1.1. Определение Каустики 4
1.2. Каустики на плоскости 5
1.3. Каустики в пространстве 8
1.4. Математическая модель каустики 14
1.5. Примеры каустик 20
Глава II. Maple 25
2.1. Общие сведения о СКМ Maple 25
2.2. Программирование в СКМ Maple 25
2.3. Работа с графикой 28
Глава III 30
3.1. Построение модели каустики для кривой второго порядка, заданной в
параметрическом виде 30
3.2. Построение модели каустики для плоскости, заданной в
параметрическом виде 35
3.3. Написание программных процедур СКМ Maple Двумерный случай .... 36
Заключение 48
Список использованной литературы 49
Приложение А. Программные процедуры моделирования каустик
Целью магистерской диссертации является изучение теорий каустик, оптических свойств кривых и поверхностей на примере моделирования оптических систем в СКМ Maple.
Про каустики знает почти каждый из нас, кому приходилось хоть раз пить чай не из прозрачного стакана, а из чашки. Каждый из нас наблюдал, как на самом дне чашки образуются яркие линии, которые освещены намного сильнее, чем стоящие по соседству с ними точки. Также каустики можно увидеть при выжигании по дереву, когда собираешь световые лучи при помощи стекла, или при наблюдении кривых на дне какого-либо бассейна или даже ванны. Само слово каустики произошло от латинского, и в переводе означает жгучий.
Задачи выпускной квалификационной работы:
1) рассмотреть теоретический материал по теме каустик;
2) ознакомится и изучить среду Maple;
3) смоделировать оптические каустики для кривых второго и третьего порядка.
Магистерская диссертация состоит из Введения, трех глав, Заключения, Списка литературы и Приложения. Первая глава посвящена обзору теории каустик. 2-я глава охватывает обзор системы компьютерной математики Maple. В 3-ей главе описывается построение и исследование каустик для различных кривых второго и третьего порядка. В заключении кратко приведены основные результаты исследования. Приложение включает в себя код программных процедур.
В ходе данной работы был рассмотрен теоретический материал по теме каустик и были изучены их свойства. Также в ходе магистерской диссертации была изучена среда СКМ Maple. Была создана процедура для моделирования каустик для кривых второго порядка.
Таким образом, цели, поставленные в квалификационной работе, выполнены.
1. Burridge, R. Asymptotic evaluation of integrals related to time-domain fields near caustics, SIAM J. Appl. Math., 55:2, 1995.
2. Андреев, А.Н. Каустики на плоскости/ А.Н. Андреев, А.А. Панов «Квант» -2010. -№3.
3. Арнольд, В. И. Особенности каустик и волновых фронтов,
B. И. Арнольд - М.: Фазис, 1996.
4. Арнольд, В. И. Теория катастроф / Арнольд В. И. М.: Наука, 1990.
5. Баев, А. В. Математическое моделирование волн в слоистых средах вблизи каустики/ А. В. Баев// Матем. Моделирование-2013- 25:12- C. 83-102
6. Гольдин, С.В. Сейсмическое волновое поле в близи каустик: анализ во временной области/ С.В. Гольдин, А.А. Дучков //Физика Земли. - 2002.- №7. С.56-66.
7. Дьяконов, В.П. Maple 9.5/10 в математике, физике и образовании/ В.П. Дьяконов- М.: СОЛОН-Пресс, 2006. - 720 с.
8. Кирсанов, М. Н. Задачи по теоретической механике с решениями в Maple 11. М.: Физматлит, 2010, 264с.
9. Кирсанов, М.Н. Maple и Maplet. Решения задач механики / Кирсанов М.Н.-М.: Лань, 2012. -512с.
10. Лонгейр, М. Крупномасштабная структура Вселенной/ Ред. М. Лонгейр, Я. Эйнасто. - М.: Мир, 1981.
11. Постон, Т. Теория катастроф и ее применения/ Постон Т., Стюарт И. - М.: Мир, 1980.
12. Яновская, Т.Б. Численный метод расчета поля поверхностной волны при наличии каустик / Яновская Т.Б., Гейгер М.А.//Физика Земли. - 2007.