Астронет > Аберрации оптических системОпубликовано: 04.09.2018 ![]() (от лат. aberratio - уклонение, удаление) Искажения изображений, даваемых реальными оптическими системами, заключающиеся в том, что оптические изображения неточно соответствуют предмету, оказываются размыты ( монохроматические геометрические аберрации оптических систем) или окрашены (хроматические аберрации оптических систем). В большинстве случаев аберрации обоих типов проявляются одновременно. ЧТО ТАКОЕ ТЕЛЕСКОП? ● ВИДЫ ТЕЛЕСКОПОВ И ИХ УСТРОЙСТВО В приосевой, т. н. параксиальной, области (см. Параксиальный пучок лучей ) оптическая система близка к идеальной , т. е. точка изображается точкой, прямая линия - прямой и плоскость - плоскостью. Но при конечной ширине пучков и конечном удалении точки-источника от оптической оси нарушаются правила параксиальной оптики: лучи, испускаемые точкой предмета, пересекаются не в одной точке плоскости изображений, а образуют кружок рассеяния , т. е. изображение искажается - возникают аберрации. Геометрические аберрации характеризуют несовершенство оптических систем в монохроматическом свете . Происхождение аберраций можно понять, рассмотрев прохождение лучей через центрированную оптическую систему L (рис.1). 001 - плоскость предмета, 0'01' - плоскость изображений, PP' и P'P1' - соответственно плоскости входного и выходного зрачков . В идеальной оптической системе все лучи, испускаемые какой-либо точкой С( z, у } предмета, находящейся в меридиональной плоскости ( z=0) на расстоянии у=l от оси, пройдя через систему, собрались бы снова в одну точку С'( z0', у 0'). В реальной оптической системе эти лучи пересекают плоскость изображения 0'01' в разных точках. При этом координаты z ' и у ' точки В пересечения луча с плоскостью изображения зависят от направления луча и определяются координатами ру и рz точки А пересечения с плоскостью входного зрачка. Отрезок С'В характеризует несовершенство изображения, даваемого данной оптической системой. Проекции этого отрезка на оси координат равны Линейные члены этих разложений соответствуют параксиальной оптике , следовательно коэффициенты при них должны быть равными нулю; чётные степени не войдут в разложение ввиду симметричности оптической системы; таким образом, остаются нечётные степени, начиная с третьей; аберрации 5-го порядка (и выше) обычно не рассматривают, поэтому первичные аберрации оптических систем называют аберрациями 3-го порядка . После упрощений получаются следующие формулы: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Сферическая аберрация соответствует случаю, когда Кома определяется выражениями при коэффициенте Огибающей этих окружностей ( каустикой ) являются две прямые, составляющие угол Астигматизм и кривизна поля соответствуют случаю, когда не равны нулю коэффициенты С и D. Из выражения ( *) следует, что эти аберрации пропорциональны квадрату удаления точки-объекта от оси и первой степени радиуса отверстия. Астигматизм обусловлен неодинаковой кривизной оптической поверхности в разных плоскостях сечения и проявляется в том, что волновой фронт деформируется при прохождении оптической системы, и фокус светового пучка в разных сечениях оказывается в разных точках. Фигура рассеяния представляет собой семейство эллипсов с равномерным распределением освещённости. Существуют две плоскости - меридиональная и перпендикулярная ей сагиттальная , в которых эллипсы превращаются в прямые отрезки. Центры кривизны в обоих сечениях называются фокусами, а расстояние между ними является мерой астигматизма. Пучок параллельных лучей, падающих на оптическую систему под углом w (рис. 3), в меридиональном сечении имеет фокус в точке m, а в сагиттальном - в точке s. С изменением угла w положения фокусов m и s меняются, причём геометрические места этих точек представляют собой поверхность вращения MOM и SOS вокруг главной оси системы. На поверхности КОК, находящейся на равных расстояниях от MOM и SOS, искажение наименьшее, поэтому поверхность КОК называется поверхностью наилучшей фокусировки . Отклонение этой поверхности от плоскости представляет собой аберрацию, называемую кривизной поля . В оптической системе может отсутствовать астигматизм (например, если MOM и SOS совпадают), но кривизна поля остаётся: изображение будет резким на поверхности КОК, а в фокальной плоскости FF изображение точки будет иметь вид кружка. Дисторсия проявляется в случае, если Труднее всего устранить сферическую аберрацию и кому. Уменьшая диафрагму , можно было бы практически полностью устранить обе эти аберрации, однако уменьшение диафрагмы уменьшает яркость изображения и увеличивает дифракционные ошибки . Подбором линз устраняют дисторсию, астигматизм и кривизну поля изображения. Хроматические аберрации . Излучение обычных источников света обладает сложным спектральным составом, что приводит к возникновению хроматической аберрации. В отличие от геометрических, хроматические аберрации возникают и в параксиальной области. Дисперсия света порождает два вида хроматических аберраций: хроматизм положения фокусов и хроматизм увеличения . Первая характеризуется смещением плоскости изображения для разных длин волн, вторая - изменением поперечного увеличения . Подробнее см. Хроматическая аберрация .
В закладки: Просмотров: 1
|