Астрономическая оптика - Мaксутов Д.Д.
Скачать (прямая ссылка):
* Впоследствии Д. Д. Максутов изменил свое мнение и рекомендовал в качестве оптической схемы главного фокуса БТА систему Росса. — Прим. ред.
325
Заслуживает внимания один частный случай системы Росса, предложенный проф. В. Н. Чуриловским. В системе Росса главное зеркало имеет параболическую форму потому, что перед Россом встала задача исправления комы в уже существующих и действующих рефлекторах, в которых расчетная форма поверхности зеркала есть параболоид вращения. Но мы знаем, что изготовление всякой асферической поверхности сопряжено с значительными трудностями и не всегда может быть выполнено с достаточной точностью. Желание избежать применения асферических поверхностей и заменить их поверхностями? сферическими совершенно понятно и резонно. Поэтому В. Н. Чуриловский делает расчет линзового элемента В (рис. 136) в предположении, что зеркало А имеет сфери-
Рис. 137.
ческую форму поверхности. Здесь задача усложняется, так как элементу В теперь приходится одновременно выполнять две функции: исправлять не только кому, но и значительную сферическую аберрацию зеркала А, не внося при этом вредного хроматизма. Поэтому a priori можно сказать, что в отношении остаточных аберраций, предельных диаметров, светосил и полезных полей системы В. Н. Чуриловского должны уступать системам Росса.
Системы Росса в полной степени страдают недостатком открытой трубы зеркальных телескопов: в них главное зеркало не защищено от запыления, запотевания и порчи отражающего слоя; оно подвержено воздействию резких перемен температуры, деформирующих поверхность зеркала; конвекционные потоки воздуха внутри трубы снижают качество изображения.
Недостаток открытой трубы устранен в другой современной катадиоптрической системе — в телескопе Шмидта.
Шмидт применяет главное зеркало А (рис. 137) сферической формы, а его сферическую аберрацию исправляет пластиной В, у которой одна из плоскостей деформирована; в результате в фокусе F получается стигматическое и практически ахроматическое изображение. Но если бы Шмидт стремился достичь таким образом только стигматизма на оси системы, то можно легко показать,
326
что он не только не упростил бы производственного процесса, но значительно его усложнил, не получив при этом других преимуществ.
Действительно, если бы зеркало А имело параболическую форму поверхности, то его асферичность выражалась бы формулой (150):
РА3
В случае же зеркала А сферической формы пластина 2? должна быть так деформирована, чтобы внести разность хода, равную двойной асферичности параболического зеркала.
Поэтому, если пластина В выполнена из стекла с показателем преломления /г, то ее асферичность (&°)тах равна
РА5
тата,-(д_ 1) 2048 ' <418>
Так, при тг=1.5 (8°)тах в четыре раза больше
Правда, поверхность преломляющей пластины можно выполнить с меньшей точностью, чем поверхность отражающего зеркала; но фактор величины асферичности не менее серьезен, чем фактор точности изготовления.
Поэтому замена одной параболической поверхности зеркала А тремя поверхностями системы Шмидта, из которых одна обладает значительной асферичностью, и, кроме того, введение большой массы стекла, которое и отражает, и поглощает свет и может быть недостаточно однородным, ни в какой мере не оправдывают систему Шмидта, если бы она стремилась только к осуществлению стигматизма на оси.
Но система Шмидта претендует на значительно большее. Оказывается, что если пластину В расположить не на произвольном расстоянии от зеркала А, а на расстоянии
Д = Д, (419)
где Я — радиус кривизны зеркала А, то в фокусе 7<\ кроме исправления сферической аберрации, будет достигнуто исправление комы и астигматизма; при этом введенный пластиной В остаточный хроматизм будет ничтожно мал и совершенно безвреден даже при ? значительных относительных отверстиях системы.
Система Шмидта, таким образом, не только апланатична, но и свободна от астигматизма.
Неустраненной аберрацией в ней оказывается кривизна поля: геометрическое место точек резких изображений представляет собой сферу РРР с центром кривизны в точке О — центре сферической поверхности зеркала А. По этой же поверхности РРР следует располагать и светочувствительный слой, производя фотографирование либо на специальных выпуклых пластинках,
327
либо натягивая фотопленку по выпуклой поверхности РРР; наконец, применяя корригирующую линзу Пиацци-Смита,гможно пользоваться плоской фотопластинкой.
Поясним свойства системы Шмидта на простом примере сферического вогнутого зеркала (рис. 138), в плоскости центра кривизны О которого установлена диафрагма, ограничивающая действующее отверстие до диаметра О. При любом наклоне (Ф) пучка средний луч СОх проходит через центр кривизны зеркала А\ пучки любого наклона равноправны, так как у сферического зеркала каждый из его радиусов {ОСг) является равноправной оптической осью. Если для пучка, параллельного оси ОС системы, вершиной зер-
Рис.г138.
кала является точка С, то для наклонного пучка такой же вершиной оказывается точка Сг. щ
Наклонный пучок вполне симметричен относительно наклонной оси ОСг, а потому в точке Fx следует ожидать изображения с симметричной каустикой. Иными словами, изображение в точке может быть испорчено только сферической аберрацией, но никак не комой или астигматизмом.
