Свойства и разработка новых оптических стекол - Царевский Е.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Для исправления хроматических аберраций стекла, лежащие в пределах одной полосы значений показателя преломления шириной 0,04, должны иметь значения коэффициента средней дисперсии от 20 до 70 с интервалом около 5.
Таким образом, ориентировочная оценка числа стекол в каталоге, обеспечивающем возможность использования оптических постоянных стекол как полноценных параметров может быть принята равной 250—300. Названная величина близка к количеству стекол в каталогах известных фирм.
Если идти на увеличение числа линз в системе на 20—25% по сравнению с наименьшим возможным числом при использовании стекол достаточно богатого каталога, то число нужных стекол может быть существенно уменьшено. Известны светосильные и достаточно широкоугольные объективы, рассчитанные из стекол двух марок; вероятно, за счет применения большего числа стекол линз в объективе можно было бы уменьшить на 1—2 линзы.
Вопрос о числе стекол в каталоге не может рассматриваться как частный вопрос расчета или стекловарения, а является гораздо более общим. При его решении необходимо учитывать технику и экономику.
34
Действительно, уменьшение числа линз на 20—30% в объеме всего оптико-механического производства может превысить выгоду, получаемую в стекловарении от уменьшения числа стекол.
Возможность улучшения исправления аберраций путем применения оптимального набора стекол повышает конкурентоспособность разработок.
Важное значение для развития приборостроения имеют стекла с так называемым особым ходом относительной частной дисперсии. Как известно, стекла с обычным ходом относительной частной дисперсии р удовлетворяют для области спектра от спектральной линии F до линии С уравнению v ^ 1528,53 -г- 2086,15р, где v — коэффициент средней частотной дисперсии. Стекла с особым ходом относительной дисперсии не удовлетворяют этому равенству.
Современный каталог оптического стекла должен содержать некоторое количество стекол с особым ходом относительной частной дисперсии. Стекла этого вида позволяют исправить так называемый вторичный спектр.
Оптическая сила линзы из особого стекла фос определяется приближенным соотношением
Чос Voc— 1528,53 + 2086,15рос ’
где voc и ?>ос — коэффициент средней дисперсии и относительная частная дисперсия особого стекла в области спектра, ограниченной фраунгоферовыми линиями F и С. Для того чтобы применение особого стекла не было связано с необходимостью усложнения оптической системы, желательно, чтобы ср0С удовлетворяло неравенству —2,0 < фос < 3.
Создание таких стекол благоприятно отразилось бы как на габаритах, так и на качестве изображения.
Действительно, легко может быть установлена зависимость между фокусным расстоянием объективов f, диаметром его выходного зрачка D, допустимым вторичным спектром в волновой мере и коэффициентом К, показывающим, во сколько раз вторичный спектр меньше фокусного расстояния объектива
„ ^ D2 1000Х ' ^ I 4,4 •
Формула справедлива, если волновая аберрация определяется в долях длины волны К = 0,55* 10-3. Для «обычных» стекол К = = 1/2000. Полагая D = 30 мм, I = 0,5л, находим f > 900/4,4 = = 200 мм; D//' = 1/6,7, размер изображения для угла поля зрения 10° равен 36 мин. При уменьшении вторичного спектра в два раза продольные и поперечные габариты системы также в принципе могут быть уменьшены в два раза.
Из изложенного следует, насколько важно наличие в каталоге тгол с оиэлл ходом дисперсии.
3*
35
Как и прежде, остается желательным расширение каталога за счет одновременного увеличения показателей преломления п и коэффициентов дисперсии v в области стекол типа крон и уменьшение коэффициентов v для стекол типа флинт. Для уменьшения массы оптических элементов необходимы стекла, для которых величина d/(n — 1) имеет достаточно малые значения.
Состав каталога стекол определяется рядом чисто технических и экономических требований и не может изменяться без рассмотрения совокупности достаточно многочисленных и сложных вопросов.
Д. С. Волосов
ОПТИЧЕСКИЕ СТЕКЛА, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ РАЗРАБОТОК
Основной проблемой технической оптики наших дней и ближайших лет является создание оптических систем высоких оптических параметров (больших относительных отверстий и полей зрения)^и качества оптического изображения (предельно высоких частотно-контрастных характеристик и разрешения, определяемых волновой природой света).
Проблема существенно усложняется при создании оптических систем предельно высокого качества изображения в широкой области спектра, что приводит к необходимости создания апохромати-ческих и суперапохроматических систем, формирующих идеальное (в дифракционном смысле) изображение в нескольких зонах спектра.
Как известно, принципы проектирования классических апохроматов были разработаны еще Э. Аббе. Однако за прошедшие с тех пор десятилетия разработки ограничивались созданием апохроматов-апланатов, то есть оптических систем идеально корригированных в пределах малого поля зрения. Задача ограничивалась идеальной коррекцией монохроматических и хроматических аберраций лучей осевого пучка и выполнением условия изо-планатизма, обеспечивающего устранение аберрации комы для точек изображений, расположенных вблизи оптической оси. Этим свойством, в частности, обладали объективы-апохроматы микроскопа, имеющие весьма малое поле, т. е. не корригированные в отношении кривизны поверхности изображения. Этим свойством обладали некоторые уникальные апохроматы для астрофотографи-ческих исследований, имевшие обычно малое относительное отверстие и поле зрения.
