5. Оптические системы.

Т онкая линза представляет простейшую оптическую систему. Однако она дает хорошее изображение только в том, сравнительно редком случае, когда можно ограничиться узким одноцветным пучком, идущим от источника вдоль главной оптической оси. Поэтому, в большинстве случаев прибегают к построению более сложных оптических систем, располагая несколько линз одна за другой так, чтобы их главные оптические оси совпадали. Эта главная ось всей системы проходит через центры всех поверхностей, ограничивающих отдельные линзы.

З ная положение главных и фокальных плоскостей системы, можно построить изображение в системе. Для чего достаточно провести из вершины предмета два луча до их пересечения в вершине изображения, как показано на рис. 1.4.

Между главными плоскостями Н и Н^/ может находиться любое количество линз, как положительных, так и отрицательных. При этом, если система находится в однородной среде, то оба фокусных расстояния равны между собой.

Описывая оптические свойства осесимметричной линзы, обычно рассматривают лучи, падающие на неё под малым углом к оси, составляющие параксиальный пучок лучей. Действие линзы на эти лучи определяется положением её кардинальных точек — главных точек Н и H', в которых пересекаются с осью главные плоскости оптической системы, а также переднего и заднего главных фокусов F и F' (рис. 1.4). Отрезки HF = f и H'F' = f' называются фокусными расстояниями оптической системы.

6. Аберрации.

Погрешности оптических систем называются аберрациями. Их можно значительно уменьшить применением систем линз и, в частности, несферических линз.

Хроматическая аберрация. Поскольку преломление света зависит от его длины волны, то изображение приобретает цветную кайму. Для ослабления этого явления применяют комбинацию выпуклой линзы из кронгласа с вогнутой линзой из флинтгласа (ахроматическая пара линз, ахромат; три линзы – апохромат).

Сферическая аберрация. Периферия линзы преломляет лучи сильнее, чем центральная часть, поэтому изображение оказывается нерезким. Для повышения резкости изображения линзы диафрагмируют.

Кривизна поля изображения. Изображение, создаваемое простой линзой, не лежит в одной плоскости, а имеет вид выпуклой поверхности. Вследствие этого, края оказываются размытыми. Для компенсации этой аберрации применяют специальные линзовые системы (апланаты).

Дисторсия. Изображение прямоугольной сетки искажается, приобретая подушкообразную или бочкообразную форму. При этом прямые линии искривляются наружу или внутрь, особенно на краях изображения. Исправляют соответственным подбором составляющих частей оптической системы.

Кома. Получается при прохождении широкого пучка света через оптическую систему не по оптической оси. Изображение такой точки напоминает кометный хвост. Устраняется теми же приемами, как и при сферической аберрации.

Астигматизм. Погрешность, обусловленная неодинаковостью кривизны оптической поверхности в разных плоскостях сечения падающего на него светового пучка. Исправляется подбором радиусов кривизны преломляющих поверхностей и их фокусных расстояний.