Хроматическая аберрация
На
рис. 4.12.1 показан пучок белого света,
проходящий через линзу. В следствии
дисперсии света, каждая длина волны
идет после преломления по своему
направлению, причем более короткие
длины волн (фиол
етовые,
синие) преломляются больше, чем длинные
волны (красные).
Если лучи света входят в линзу параллельно оптической оси, то они собираются в фокусе линзы. Каждая длина волны, т.е. лучи разных цветов, будут иметь свой фокус. Если за линзой поставить экран, совпадающий с изображением, построенным красными лучами, то изображения построенные другими лучами, будут нерезкими, получаются пятна рассеивания. Безукоризненное изображение будет только для лучей одной длины волны. Такая аберрация называется хроматизмом положения – цветные изображения не совпадают друг с другом по их положению на оптической оси системы.
М
атематически
хроматизм положения определяется
формулой
Пусть мы устранили хроматизм положения, т.е. совместили цветные изображения в одной плоскости. Однако, хроматические явления все же будут наблюдаться, поэтому что совпадение по положению цветные изображения могут не совпадать друг с другом по величине (рис. 4.12.2). В поле зрения оптического прибора возникают радужные каемки, наблюдаемые вдоль контура изображения контрастных предметов. Численное значение хроматизма увеличения определяется по формуле:
Уменьшение хроматических аберраций производится созданием сложных систем, состоящих из нескольких компонентов, каждый из которых имеет свою дисперсию. Полностью устранить хроматизм невозможно, удается лишь совместить в одной плоскости два и в некоторых сложных системах, три цветных изображения, сблизив между собой остальные.
Здесь следует иметь в виду, что выбор длин волн, для которых производится совмещение изображений, зависит от приемника энергии. Для приборов, работающих с глазом человека, т.е. визуальных, производится так называемая оптическая коррекция хроматизма, для фотографических приборов – актиническая коррекция. Дело в том, что области спектра, в которых работает глаз человека и фотографическая пластинка различны.
Графически
хроматическая аберрация положения
показывается следующим образом (рис.
4.12.3). По оси ординат откладывается длины
волн или спектральные линии Фраунгофера,
а по оси абсцисс – положения изображений
для различных длин волн, причем за начало
отсчета принято положение изображения
для спектральной линии
.
На рисунке графиком
показан хроматизм неисправленной
системы. Линия II
показывает случай, когда в одной плоскости
совмещены два цвета, для спектральных
линий C
и F
(оптическая коррекция). Расстояние от
совмещенных изображений, построенного
лучами спектральной линии D
, называется вторичным спектром, а
системы, исправленные на хроматизм
подобным образом – ахроматами. Во многих
случаях такая коррекция достаточна и
не ведет к сильному усложнению системы.
При больших увеличениях вторичный спектр оказывается заметным и приходится проводить совмещение трех изображений, линия III. Такие системы называются анохроматами, а остающийся спектр – третичным спектром.