Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
хроматической аберрации пользуются комбинацией линз, изготовленных из
специально подобранных материалов. Такая система называется
ахроматической. Ахроматические системы, безусловно, не могут полностью
устранить хроматическую аберрацию. Самая простая ахроматическая система
состоит из выпуклой линзы, изготовленной из кронгласа (легкого сорта
стекла) и приклеенной к двояковыпуклой линзе из флинтгласа (тяжелого
сорта стекла). Прибавление рассеивающей линзы к системе приводит к
увеличению ее фокусного расстояния. Однако такое увеличение фокусного
расстояния зависит от длины волны, причем фокусное расстояние для
фиолетового света увеличивается больше, чем фокусное расстояние для
красного света. Обычно при изготовлении ахроматической системы расчет
производится так, чтобы фокусы для двух и более длин волн совпали. В
случае визуального наблкз-дения добиваются совпадения фокусов для длин
волн к = 6563 А (красный) и к = 4861 А (голубой). При фотографировании
ахроматическая система подбирается так, чтобы совпали фокусы для длин
волн к = 4341 А и к - 5893 А. Такой выбор длин волн обусловлен тем, что
самое сильное воздействие на фотопластинки оказывают именно эти цвета.
Дисторсия изображения. В случае, когда лучи, участвующие в построении
изображения, образуют достаточно боль-Рис. 7.20 шие углы с
главной оптической осью,
увеличение системы зависит от угла между пучком и главной оптической
осью. В этом случае изображение не является подобным предмету. Это
обусловлено тем, что отношение тангенсов углов поля зрения и поля
изображения не является постоянной величиной для точек по всему полю
изображения. Поэтому например, предмет в виде правильного квадрата
изображается в искаженном виде - в виде подушки, бочки или еще более
сложной фигуры. Недостатки такого рода называются дисторсией.
Соответствующий подбор составленных частей оптической системы позволяет
сделать исправление на дисторсию. Оптическая система, свободная от
дисторсии, называется ортоскопической.
Кома. Кривизна поверхности оптических систем кроме сферической аберрации
вызывает также и другую погрешность - кому (рис. 7.20). Лучи, идущие от
точечного объекта, лежащего вне оптической оси системы, образуют в
плоскости изображения в двух взаимно перпендикулярных направлениях
сложное несимметричное пятно рассеяния, напоминающее по виду комету с
хвостом. Поэтому подобная аберрация во внеосевых пучках была названа
комой. На рис. 7.20 представлено несимметричное пятно рассеяния в так
называемой сагиттальной * (перпендикулярной к оптической
* Аналогичным образом вводится понятие меридиональных ллоскостей:
плоскости, проходящие через ось системы, называются меридиональными 4
188
оси) плоскости. Кома обусловлена, как выше отметили, как сферичностью
поверхности, так и удаленностью точки от оси, в результате чего
построение изображения производится внеосевыми (наклонными) пучками.
Действительно, при той же сферической поверхности в осевом пучке, вверх и
вниз от оптической оси, существует полная симметрия в отношении
преломления. В случае же наклонного пучка ввиду полного отсутствия
подобной симметрии верхние и нижние части преломляются по-разному и в
итоге получают различные погрешности.
Кома является одной из наиболее существенных аберраций. Поэтому, подбирая
соответствующие совокупности частей оптической системы, нужно свести ее к
минимуму. У системы с исправленной сферической аберрацией кома
отсутствует, если для нее удовлетворено условие синусов Аббе. Если в
оптической системе полностью
Луч, сопряженный
Рис. 7.21
устранены кома и сферическая аберрация для всего отверстия и всех
наклонов лучей, то монохроматический свет в данной системе образует
идеальное изображение, лишенное всех недостатков.
Астигматизм наклонных пучков. Астигматизм наклонных пучков (рис. 7.21)
заключается в том, что лучи одного н того же пучка, исходящие из точки и
идущие в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, после преломления в
оптической системе, теряя гомоцентрич-ность, не собираются в одну точку,
а образуют две точки схода. Представим себе пучок лучей, исходящий из
точки А и падающий на оптическую систему под углом к ее оси. Рассмотрим
лучи, как бы выделенные крестообразной узкой диафрагмой, кресты которой
направлены по меридиональной и сагиттальной плоскостям. Из такой
диафрагмы выйдет плоская ленточка лучей, расположенных (при
соответствующей ориентации крестов диафрагмы) в меридиональной и
сагиттальной плоскостях. Эти ленточки лучей из-за различия кривизны по
двум взаимно перпендикулярным направлениям преломляются по-разному, и в
результате изображением точки А являются две линии на двух взаимно
перпендикулярных фокальных плоскостях. Линия ASAS образуется в результате
преломления сагиттальных лучей и ориентирована в меридиональной
189
плоскости, а линия АтАт образуется при преломлении меридиональных лучей и
ориентирована в перпендикулярной плоскости (рис. 7.21). Эти две фокальные
