Свойства и разработка новых оптических стекол - Царевский Е.Н.
Скачать (прямая ссылка):
VK2VK,2=VK.l/Vxa,l. (16)
В таблице в качестве примера приведены величины VCIVD и VF/VD, вычисленные по данным рс, Рд и для некоторых наиболее интересных стекол. Весьма удобно в целях наглядности построить (рис. 2) диаграмму термооптических констант стекол, отложив по оси абсцисс величины 1IVD, а по оси ординат величины VF/VD (или VCIVD)\ каждая марка стекла представлена на такой диаграмме некоторой точкой, координаты которой 1IVD\ VFIVD-Из (15) нетрудно видеть, что пара стекол типа крон—флинт может обеспечить исправление термохроматической аберрации, если указанные координаты точек, соответствующие выбранной паре стекол, расположатся на прямой, параллельной оси абсцисс, т. е. в этом случае будет выполнено условие (16). К подобным ком-
46
Таблица
Термооптические постоянные стекол для нескольких длин волн
Марка стекла nD V 1 lvD-vrc‘ vf;vd VClVD
Л КЗ 1,48740 70,0 —0,10 0.94 1,03
ЛК4 1,49030 65,1 0,36 1,17 0,93
К8 1,51630 64,1 —0,45 0,63 1,14
К14 1,51470 60,5 0,63 1,44 0,75
К20 1,52630 60,1 1,67 2,33 0,50
Б Кб 1,53990 59,7 —0.24 0,83 1,07
БКП 1,55240 63,3 —1,11 0,33 1,22
БК12 1,56060 58,3 —0,38 0,74 1,11
БК2 1,57240 57,5 —1,67 -0,33 1,67
ТК23 1,58910 61,2 1,43 1,71 0,57
ТК4 1,61110 55,8 1,0 1,70 0,70
ТК9 1,61710 54,0 —0,77 0,30 1,23 .
ЛФ10 1,54480 45,9 —0,40 0,60 1,20
ЛФ11 1,56080 46,8 -0,61 -0,38 1,31
Ф1 1,61280 36,9 1,11 2,67 0,38
Ф13 1,61990 36,3 0,77 2,23 0,38
ТФ1 1,64750 33,9 —0,32 0,43 1,27
ТФЗ 1,71720 29,5 0,91 3,18 0,09
ТФ5 1,75500 27,5 0,42 2,21 0,54
ТФ7 *1,72800 28,9 -0,38 —0,04 1,35
ТФ10 1,80600 25,4 0,22 1,69 0,76
ОФ2 1,55380 48,6 —0,37 0,63 1,11
ОФ4 1,65050 43,5 0,71 1,64 0,86
ОФ5 1,66250 41,8 1,42 2,14 0,57
ОФЮЮ 1,60110 51,06 0,61 1,38 0,84
сткз 1,65940 57,3 —0,15 0,89 1,05
сткг 1,68690 53,6 —0,10 0,98 1,02
СТК19 1,74400 50,4 0,38 1?31 ' 0,92
47
бинациям стекол относятся (см. таблицу): К20 и ТФ5; ТК23 и ТФ10 и др.
Наоборот, большую термохроматическую аберрацию будут иметь пары стекол, которым соответствуют координаты точек, расположенных на вертикальной прямой, т. е. комбинации крон— флинт, имеющие одинаковые величины l/VD при существенно разных значениях VF/VD : ТК4 и ТФЗ; БК12 и ТФ7 и др.
В качестве примера приведем комбинацию СТК19 (1/Уй = = 0,38• 106; VF/VD = l,3l) и ТФ5 (1/VD = 0,42-10“; VF/VD = = 2,21).
Из (15) получим А//' = 2,25-10“5 А/. Даже при At = 10° С имеем А//' = 2,25 -10-4; при /' = 3000 мм находим А = 0,67 мм.
Таким образом, с термохроматической аберрацией следует особенно считаться при создании апохроматов, у которых величина вторичного спектра обычно корригируется в пределах нескольких сотых долей миллиметра, что, следовательно, требует хорошего термостатирования оптической системы с целью устранения возможности проявления термохроматической аберрации.
Однако даже идеальная коррекция как термооптической, так и термохроматической аберраций еще не обеспечивает возможности деформации световой волны при возникновении температурных градиентов в линзах системы. Устранить или во всяком случае существенно снизить влияние температурных градиентов возможно в оптических средах, в которых термооптическая константа, назовем ее термоволновой аберрацией W, близка к нулю [1 ] *
W = (n — 1)а + р. (17)
Этим свойством (W 0) среди промышленных стекол обладают ЛК1 и ЛФК14, большинство же стекол каталога имеют W > 0. Лишь за последние годы наметились пути создания стекол с малой, даже отрицательной, величиной постоянной W, но, к сожалению, с большими температурными коэффициентами линейного расширения. Сопоставление выражений (13) и (17) определяет рациональную перспективу разработки стекол, обеспечивающих возможность уменьшения как термоволновых, так и термооптических и термохроматических аберраций: уменьшение величин аир при возможно малой зависимости последней константы от длины волны %. Получение при этом стекол с небольшими отрицательными значениями параметра W позволит в сочетании с рядом существующих стекол (обычно имеющих положительные величины W), проектировать оптические системы, обладающие малыми термоволновыми аберрациями.
Остановимся еще на двух оптико-физических свойствах стекол, которые оказались за последние годы особо актуальными: а) на спектральном пропускании; б) на оптической однородности.
* Точнее W = W (п — 1) ъц, где |И — коэффициент Пуассона, обычно равный у стекол 0,2—0,3.
Первое из этих свойств особо необходимо для создания объективов для цветной фотографии, кинематографии и цветного телевидения. Стекла высокой оптической однородности необходимы для создания объективов предельно высокого разрешения, в которых недопустимо какое-либо искажение световой волны как в результате погрешностей изготовления и сборки, так и вследствие оптической неоднородности.
Много труда и творческой инициативы за последние годы уделялось созданию стекол с необычными оптическими константами, но при этом снижались требования к их химической стойкости, физическим качествам, возможности их высокоточной обработки. Между тем, оценка новых стекол должна проводиться с учетом всего комплекса их оптических, химических и физических качеств.
