Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика


§ 104. Сферическая аберрация



Pdf көрінісі
бет146/346
Дата19.01.2022
өлшемі6,71 Mb.
#24105
түріУчебник
1   ...   142   143   144   145   146   147   148   149   ...   346
Байланысты:
Ð Ð Ð½Ð Ñ Ð ÐµÑ Ð³ Ð Ð ÐÐ ÐµÐ¼ÐµÐ½Ñ Ð Ñ Ð½Ñ Ð¹ Ñ Ñ ÐµÐ

§ 104. Сферическая аберрация. Возникновение этой погреш-

ности можно проследить с помощью легко доступных опытов.

Возьмем простую собирающую линзу (например, плосковы-

пуклую линзу) по возможности с большим диаметром и малым

фокусным расстоянием. Небольшой и в то же время достаточно

яркий источник света можно получить, если, просверлив в боль-

шом экране отверстие диаметром около 1 мм, укрепить перед

ним кусочек матового стекла 3, освещенного сильной лампой

с небольшого расстояния. Еще лучше сконцентрировать на ма-

товом стекле свет от дугового фонаря. Эта «светящаяся точка»

должна быть расположена на главной оптической оси линзы

(рис. 228, а).

Рис. 228. Экспериментальное изучение сферической аберрации: а) лин-

за, на которую падает широкий пучок, дает расплывчатое изображение;



б) центральная зона линзы дает хорошее резкое изображение

С помощью указанной линзы, на которую падают широкие

световые пучки, не удается получить резкое изображение источ-

ника. Как бы мы ни перемещали экран 4, на нем получается

довольно расплывчатое изображение. Но если ограничить пуч-

ки, падающие на линзу, поставив перед ней кусок картона 5

с небольшим отверстием против центральной части (рис. 228, б),



276

Гл. XI. Оптические системы и их погрешности

то изображение значительно улучшится: можно найти такое по-

ложение экрана 4, что изображение источника на нем будет до-

статочно резким. Это наблюдение вполне согласуется с тем, что

нам известно относительно изображения, получаемого в линзе

с помощью узких приосевых пучков (ср. § 89).

Заменим теперь картон с центральным отверстием куском

картона с небольшими отверстиями, расположенными вдоль

Рис. 229. Экран с от-

верстиями для изуче-

ния сферической абер-

рации


диаметра линзы (рис. 229). Ход лучей,

проходящих через эти отверстия, можно

проследить, если слегка задымить воз-

дух за линзой. Мы обнаружим, что лу-

чи, проходящие через отверстия, распо-

ложенные на р а з л и ч н о м расстоянии

от центра линзы, пересекаются в р а з-

н ы х точках: чем дальше от оси линзы

выходит луч, тем сильнее он прелом-

ляется и тем ближе к линзе находится

точка его пересечения с осью (рис. 230).

Таким образом, наши опыты показы-

вают, что лучи, проходящие через от-

дельные з о н ы л и н з ы, расположен-

ные на р а з н ы х р а с с т о я н и я х о т

о с и, дают изображения источника, лежащие на

р а з н ы х

р а с с т о я н и я х о т л и н з ы. При д а н н о м п о л о ж е н и и

экрана разные зоны линзы дадут на нем: одни — более резкие,

Рис. 230. Возникновение сферической аберрации. Лучи, выходящие из

линзы на разной высоте над осью, дают изображения точки

S

в разных



точках

S





,

S





,

S





другие — более расплывчатые изображения источника, которые

сольются в светлый кружок.




Гл. XI. Оптические системы и их погрешности

277


В результате линза большого диаметра дает изображение

точечного источника не в виде точки, а в виде расплывчатого

светлого пятнышка.

Итак, при использовании ш и р о к и х световых пучков мы

не получаем точечного изображения даже в том случае, когда

источник расположен на главной оси. Эта погрешность оптиче-

ских систем называется сферической аберрацией.

Для простых отрицательных линз благодаря сферической

аберрации фокусное расстояние лучей, проходящих через цен-

тральную зону линзы, также будет более значительным, чем

для лучей, проходящих через периферическую зону. Другими

словами, параллельный пучок, проходя через центральную зону

рассеивающей линзы, становится м е н е е расходящимся, чем

пучок, идущий через наружные зоны. Заставив свет после со-

бирающей линзы пройти через рассеивающую, мы у в е л и ч и м

фокусное расстояние. Это увеличение будет, однако, м е н е е

значительным для центральных лучей, чем для лучей перифери-

ческих (рис. 231).

Рис. 231. Сферическая аберрация: а) в собирающей линзе; б) в рассеи-

вающей линзе

Таким образом, более длинное фокусное расстояние собира-

ющей линзы, соответствующее центральным лучам, увеличится

в меньшей степени, чем более короткое фокусное расстояние

периферических лучей. Следовательно, рассеивающая линза бла-

годаря своей сферической аберрации в ы р а в н и в а е т разли-

чие фокусных расстояний центральных и периферических лу-

чей, обусловленное сферической аберрацией собирающей линзы.

Правильно рассчитав комбинацию собирающей и рассеивающей

линз, мы можем столь полно осуществить это выравнивание, что

сферическая аберрация системы из двух линз будет практически

сведена к нулю (рис. 232). Обычно обе простые линзы склеива-

ются (рис. 233).




278

Гл. XI. Оптические системы и их погрешности

Рис. 232. Исправление сферической аберрации путем комбинирования

собирающей и рассеивающей линз

Рис. 233.

Склеенный

астрономический объ-

ектив,

исправленный



на сферическую абер-

рацию


Из сказанного видно, что уничтоже-

ние сферической аберрации осуществля-

ется комбинацией двух частей системы,

сферические аберрации которых взаимно

к о м п е н с и р у ю т друг друга. Анало-

гичным образом мы поступаем и при ис-

правлении других недостатков системы.

Примером оптической системы с устранен-

ной сферической аберрацией могут служить

астрономические объективы. Если звезда на-

ходится на оси объектива, то ее изображение

практически не искажено аберрацией, хотя

диаметр объектива может достигать несколь-

ких десятков сантиметров.





Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   142   143   144   145   146   147   148   149   ...   346




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет