Свойства и разработка новых оптических стекол - Царевский Е.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Актуальная проблема технической оптики наших дней — создание апохроматических анастигматических систем, достаточно
36
большой светосилы, обладающих предельно высоким качеством изображения при широком поле изображения.
Создание подобных систем позволит проводить высокоинформативные наблюдения, фотографирование и космические исследования природных ресурсов Земли и планет одновременно в разных зонах спектра.
За последние годы в СССР и за рубежом была успешно решена задача создания предельно высокоразрешающих объективов-анастигматов для производства микроэлектронных схем. Однако эти оптические системы являются короткофокусными и обычно корригируются в сравнительно узкой спектральной области, поэтому не требуют применения оптических стекол со сколько-нибудь особыми дисперсионными свойствами; вполне пригодны здесь существующие отечественные оптические стекла, в частности, типа тяжелых и сверхтяжелых кронов.
Задача принципиально неразрешима, если не применять оптические стекла с особыми дисперсионными свойствами при разработке длиннофокусных анастигматических систем, обладающих апохроматическими качествами.
Вместе с тем, из сказанного отнюдь не следует, что для дальнейшего развития технической оптики необходимо ограничиваться только стеклами с особым ходом частных дисперсий.
Как показали теоретико-методические и расчетные исследования [1, 2, 4], такие оптические константы стекол, как показатели преломления п, показатели дисперсии v и термооптические постоянные V, являются действенными параметрами (особенно в простых оптических системах) при коррекции монохроматических, хроматических и термооптических аберраций. Эти исследования показали рациональность дальнейшего развития основных направлений стекловарения:
а) сверхтяжелых кронов (СТК) с возможно малой дисперсией, но с повышенным светопропусканием в коротковолновой области спектра: nD > 1,7; v > 55;
б) тяжелых баритовых флинтов (ТБФ) с уменьшенной дисперсией: nD > 1,8; v > 40;
в) сверхтяжелых флинтов (СТФ) с возможно большим показателем преломления, но с повышенным светопропусканием: пр >2; v > 17н-18;
г) особых флинтов (ОФ) с возможно малой дисперсией и особым ходом частных дисперсий: nD >1,6; v > 45-^-50;
д) легких кронов (ЛК) с особо малой дисперсией: nD > 1,45; v > 70^-75;
е) особых кронов (ОК) с весьма малой дисперсией и ее особым ходом: tiD > 1,5; v > 75-^80.
Одновременно с созданием новых стекол должны сохраняться их физико-химические и технологические качества, обеспечивающие возможность их высокоточной обработки, защиты и просветления; сохранение высокого спектрального пропускания, оптиче-
37
ской однородности ит. п. Эти элементарные требования к качеству создаваемых стекол никогда не забывались основоположником отечественного оптического стекловарения И. В. Гребенщиковым, основоположником создания отечественных марок лантановых стекол К- С. Евстропьевым. Эти традиции должны быть сохранены их последователями.
Названные выше основные направления развития стекол необходимы лля дальнейшего совершенствования оптических систем: фотографических анастигматов, планахроматов микроскопа, светосильных широкоугольных окуляров и т. п. В частности, при создании особо светосильных объективов-анастигматов рационально применение [3] стекол группы СТК и СТФ; для создания светосильных широкоугольных и особо длиннофокусных систем необходимы также стекла типа ОФ; при проектировании особоширокоугольных анастигматов рационально применение особо легких кронов ЛК с малой дисперсией.
Исследования показывают, что при коррекции монохроматических и хроматических аберраций константы стекол не являются сколько-нибудь специфическими коррекционными параметрами; в результате усложнения оптической схемы системы, в частности, увеличения числа линз и ее габаритов, можно достигнуть того же качества коррекции и с «обычными» оптическими стеклами. Из теории аберраций следуют обобщенные понятия об эквивалентных величинах оптических констант [1]. Понятие об эквивалентном значении показателя преломления п устанавливается на основе зависимости петцвалевой кривизны линзы от ее относительной оптической силы и показателя преломления стекла
/=0 S ф/
п = т=е > 0)
V (|/
где ф;- — оптическая сила линзы, показатель преломления которой равен tij, входящей в состав 0 тонких линз компонента системы; /=е
Фг = ^ фу- — оптическая сила г-го компонента системы.
1=11
Понятие об эквивалентном значении показателя дисперсии v устанавливается из факта пропорциональности коэффициента хроматической аберрации простой линзы величине ф/v
Понятие об эквивалентном значении термооптической константы стекла V устанавливается из факта пропорциональности термостойкой аберрации простой линзы произведению <pV
/=о
? 4>/v/
^ = ^9—• (3)
? ч>/
/=i
Введение эквивалентных значений я, v и V в известной степени позволяет нескольким оптическим стеклам компонента заменить собой стекло, отсутствующее в каталоге.
Тем не менее, отечественная оптотехника (как и зарубежная) должна развиваться, используя все прогрессивные возможности стекловарения; в противном случае, мы неизбежно получим системы более многолинзовые, а, следовательно, большей массы и габаритов, большего светопоглощения и светорассеяния.
