Теория оптических приборов - Тудоровский А.И.
Скачать (прямая ссылка):
§ 184. Изображение тонки на ac t системы л случае сферической аберрации 613
остаточной сферической аберрации системы. При очень больших значениях сферической аберрация минимальные значения освещенностей настолько возрастают, что кружок кажется почти равномерно освещенным; изображение точки заменяется пятном значительных размеров, т. е. делается расплывчатым и неясным.
Вычисление распределения освещенностей в различных сечениях .пучка плоскостями, перпендикулярными оптической оси системы, дает возможность выбрать из них такое, в котором освещенность в центре имеет наибольшее значение; эту плоскость можно считать плоскостью наилучшей установки или плоскостью изображения точки; она не совпадает с гауссовой плоскостью изображения параксиальными лучами, а также не совпадает с плоскостью наименьшего сечеиия геометрического пучка лучей.
Изучение распределения освещенностей в плоскости изображения точки и в близких к этой плоскости сечениях пучка при помощи сильной лупы или микроскопа с малым увеличением является одним из луч-# ших методов для оценки качества оптических систем.
Прежде всего центральное пятно изображения и дифракционные кольца должны быть круглыми; всякое отступление от круговой формы указывает на нарушение осевой симметрии в центрированной оптической системе, вызванное неправильностями преломляющих поверхностей, неоднородностью стекла, неправильной центрировкой линз и плохой сборкой. Хороший объектив дает изображение в виде кружка Эри, представленного фигурой 2 в группе А на рис. 251: резко очерченное яркое центральное пятно, также резко очерченное, но гораздо менее яркое первое светлое кольцо и слабо освещенное второе, иногда третье кольцо. Фигуры / и 3 получаются в близких к первому сечениях по обе стороны плоскости изображения; фигура 4 с большим числом колец получается при большем удалении от плоскости изображения.
Группа В дает картины, наблюдаемые в случае системы с неисправленной на краю сферической аберрацией, т. е. в случае кривой, представленной на рис. 203 (недоисправление), или в подобном же случае переисправления. Система переисправлена, если при удалении микроскопа от плоскости изображения появляются фигуры 2 с очень ярким и резко очерченным внешним кольцом, и если при приближения к системе наблюдается ослабление освещенности и размытость того же внешнего кольца, как у обеих фигур /.
Группа С соответствует обычным кривым сферической аберрации с исправлением аберрации для какого-нибудь луча и с остаточными аберрациями для остальных лучей. В этих случаях освещенности колец распределяются, не следуя порядку их номеров; очень яркими могут быть средние кольца при ослаблении освещенности центральных и крайних, как у картин с номерами /, или, наоборот, наибольшую освещенность имеют крайние кольца и центр при слабой освещенности средних колец. Обе картины в ряду а соответствуют исправлению аберрации для крайнего луча, как и в группе А, но остаточные аберрации промежуточных лучей на различных точках довольно велики. Два следующие ряда бис той же группы соответствуют различным формам кривых аберраций: первая — кривой с выпуклостью вправо в сторону распространения света, вторая — кривой, сильно изогнутой влево.
Группа D содержит картины, наблюдаемые при плохой центрировке, дающей кому на оси, а группа Е—то же в случае астигматизма на оси вследствие той же причины. Картина F является результатом неодно-
614
Г лап I X!/. Дифоок ‘ионная т ¦ о-, ия изображения
Рис. 251.
§ 785. Связь между сферической аберраций и разностью хода лучей
615
родностей стекла (свилей); картина G — результат внутренних натяжений в стекле (закалка). Картины Н, / и К вызываются деформациями линз вследствие сжатия их оправами.
Для решения вопроса о преимуществе одной из возможных систем перед другой или о выборе наиболее благоприятной формы криной сферической аберрации при расчете оптической системы необходимо было бы вычислить для каждой системы распределение освещенностей в различных сечениях пучка; такое вычисление потребовало бы очень много времени и труда. Для обычных случаев с небольшими остаточными аберрациями можно предположить, что количество света в центральном кружке пропорционально освещенности в центре его; поэтому для оценки качества изображения можно пользоваться приемом Щтреля, который предложил вычислять освещенность только в центре кружка данной системы и сравнивать эту освещенность с освещенностью центра идеального изображения, даваемого системой с теми же фокусным расстоянием и отверстием, но без сферической аберрации. Отношение обеих освещенностей, выраженное в процентах, считая освещенность в центре изображения за 100, Штрель называет „определительной или определяющей яркостью" (Defin.itionshelligk.eit). Удовлетворительные системы с остаточными сферическими аберрациями часто имеют коэффициент Щтреля около 70 и 60°/0; часто значение коэффициента падает до 50% и ниже. Ясно, что признак Штреля вполне достаточен для оценки очень хороших систем с большими значениями коэффициента; при средних и малых значениях его недостаточно знать этот коэффициент, так как в этих случаях качество изображения точки зависит от того, как распределена энергия между кольцами; очень невыгодно, если внешние кольца получают почти всю энергию, не попадающую вследствие аберрации в центральное пятно, и освещенность крайних колец делается сравнимой с освещенностью центрального кружка.
