Астрономическая оптика - Мaксутов Д.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 98.
Для визуальных рефракторов дублеты лишены практического смысла.
Но если ставить перед собой задачу получения возможно более совершенных (ахроматических) изображений при заданной высокой светосиле инструмента, не считаясь с его длиной, то дублеты приобретают очевидный практический смысл. Принцип дублетов с уменьшенным вторичным спектром может быть успешно использован в фотографических и проекционных объективах для повышения их светосилы при возможно меньших помехах вторичного спектра, а также в микрообъективах для такого же повышения числовой апертуры.
Вправо от дублетов рис. 96 лежит область телеобъективов, характерная тем, что в ней
2>1, у<1, у>1. (2*6)
Телеобъективы позволяют укоротить длину инструмента (?</), однако достигается это дорогой ценой — увеличением вторичного спектра (Ъ > 1) и ростом кривизн первой компоненты (срт > ср), а вместе с тем и ростом сферохроматической аберрации.
Так как в телеобъективе <р, > 9, то вторая компонента представляет собою отрицательную ахроматическую линзу (фи < 0).
На рис. 98 схематически изображен нормальный ахромат (а) и эквивалентный ему телеобъектив (б).
245
Рис. 96 позволяет выбрать наиболее выгодные области решения для телеобъективов. И все же если мы хотим заметно укоротить длину инструмента L по сравнению с фокусным расстоянием /, то кривизны первой и второй компонент, а также и вторичный спектр оказываются чрезмерно большими, а качество изображения в телеобъективе явно сниженным.
Как ни заманчива идея телеобъектива, позволяющая осуществить более короткие приборы при заданном фокусном расстоянии и светосиле объектива, но к ней следует подходить очень критически, помня ее оптические недостатки, а также сложность, громоздкость и чувствительность конструкции к разрегулировкам, лишние потери света во второй компоненте и более высокую стоимость телеобъективов.
Ради некоторого уменьшения длины прибора, притом почти без выигрыша в уменьшении его веса, пожалуй, не стоит жертвовать качеством изображения и простой, дешевой и надежной в эксплуатации конструкцией обычного ахромата.
Если главный дефект ахромата состоит в чрезмерно большом остаточном хроматизме, то следует искать всяческие пути для его уменьшения, но никак не усугублять его еще более. Вот почему на телеобъективы рассмотренной выше конструкции следует смотреть как на интересную по идее, но совершенно нерациональную и практически невыгодную оптическую систему.
Но могут существовать и другие конструкции телеобъективов, например зеркальные или менисковые, в которых остаточный хроматизм либо вовсе отсутствует, либо ничтожно мал. Такие телеобъективы имеют полный практический смысл и завоевали и завоевывают себе должное признание-.
His рис. 96 имеется третья область решений, расположенная влево от дублетов; эту область мы позволили себе назвать «обращенными телеобъективами», характеризующимися следующими свойствами:
Я>1, j> 1, ?!<<). (287)
Обращенные телеобъективы лишены всякого практического смысла, так как в них:
1) вторичный спектр преувеличен (Z > 1);
2) длина инструмента преувеличена (L > /);
3) диаметр второй компоненты превышает диаметр действующего отверстия, поскольку первая компонента отрицательна.
Рис. 99 схематически поясняет сказанное.
Различные варианты чертежа рис. 96 имеют своим пределом решение, в котором Д=0. В этом случае кривые (Z) и прямые (S'/f и Llf) обращаются в горизонтальную прямую с ординатами z/==-f-l, а двухкомпонентные системы превращаются в расчлененный на две соприкасающиеся половины ахромат рис. 94, в и г.
246
Точки А и В рис. 96 являются узлами, через которые проходят кривые Z при различных значениях А; таким же образом точка А является узлом для прямых 57/, а точка В — узлом для прямых
щ.
Из всего разнообразия двухкомпонентных систем, составленных из одинаковых пар оптического стекла ^^=^(1^), некоторый интерес представили только дублеты, в которых вторичный спектр может быть заметным образом снижен без уменьшения светосилы объектива.
Рис. 99.
Теперь переходим к более общему случаю двухкомпонентных систем, в котором каждая из компонент может быть образована из любых пар оптического стекла, т. е. в которых
Ч ы1 Ф Чми- (288)
В таких системах, если и не удается устранить вторичный спектр для любых длин волн, то по крайней мере можно добиться его устранения для трех длин волн, например для С, В и ?, в случае визуальных объективов.
Математически это выполняется очень просто. Приравняем к нулю выражение (280) и находим искомое условие:
<Й-('-*)(1-*т)-
Используя (274), можно привести выражение (289) к виду
(290)
tg со1Т % \ «р / /
откуда делаем заключение, что при tga)I/Ьga>Ir > 0 оптические силы компонент срх и <рп должны иметь разные знаки, т. е. что апохромат может быть осуществлен либо в виде телеобъектива, либо в виде обращенного телеобъектива.
С другой стороны, при tga>J/lg«>п< 0 оптические силы срх и ср1Т должны быть положительными, а апохромат осуществлен в виде дублета.
247
Примем^ снова cp=-f-l; будем изменять значение А//, помня, что это отношение может быть только положительным и в пределе равным нулю (объектив из соприкасающихся компонент); за независимую переменную примем cpj/ср и изобразим графически на рис. 100 различные решения, подобно тому, как мы это делали на рис. 96, но с той разницей, что по оси ординат отложим отношения tg (Oj/tg соп, которые и будем снимать с графика.
