Астрономическая оптика - Мaксутов Д.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Большим злом однолинзового окуляра является, как оказывается, его хроматизм увеличения, ограничивающий полезное поле в большей часто степени, нежели кома, астигматизм, кривизна поля и дисторсия.
Так как в окуляре из стекла К8 фокус для лучей С на 1/64 часть длиннее фокуса для лучей Г, то и увеличение в красных (С) лучах на 1/64 часть, или на 1.56%, меньше, чем в лучах голубых (Г). В результате звезды вне центра поля представляются в виде радиальных спектриков, длина которых (от С до Р) составляет 1.56% их удаления от центра поля зрения.
Так, если полный угол поля зрения окуляра 2(3=20°, то на краю поля (Р —10°) звездные спектрики (от С до Г) видны глазу под углом 9;4, т. е. под слишком большим и явно различимым углом. Поэтому края поля зрения не могут быть использованы для ответственных наблюдений, и только в центральной части поля зрения, с углом р не более 3—5°, хроматизм увеличения не снижает заметно качества изображения.
Мысль первых оптиков была направлена прежде всего к тому, чтобы устранить в окуляре наиболее вредную для инструментов того времени аберрацию: хроматизм увеличения.
379
Б) Окуляр Гюйгенса. Такой окуляр изображен на рис. 180 и состоит из двух плоско-выпуклых (или иной формы) линз, разделенных значительным воздушным промежутком Д. Обозначив через fl и /и фокусные расстояния линз І ж II и через ф —• фокусное расстояние окуляра, мы можем написать согласно выражению (211)
Если у первой и второй линз числа Аббе соответственно равны Vj и vn и если формула (481) представляет фокусное расстояние
Рис. 180.
~<0 (!¦ ^г + ^ч-Д (П + Уп)1
+ ^„(/1 + /п-Д) У (482)
Фокусные расстояния фс и ф? равны, а хроматизм увеличения исправлен, если
От этого общего случая исправления хроматизма увеличения переходим к частному, обычно используемому на практике случаю, когда обе линзы изготовлены из одного сорта стекла (^=^1)* Для этого случая выражение (483) принимает вид
Д = Ц&-. (484)
т. е. для исправления хроматизма увеличения промежуток меж™ линзами должен быть равен полусумме их фоКу^?с™*™1
380
Формула (212) позволяет определить для таких окуляров последний отрезок р в виде
hi (fj hi) //сеч
P= h+fn • (485)
Рабочее расстояние p0 получается путем вычитания из р приблизительно 2/3 толщины второй линзы, в случае^ее^формы, изображенной на рис. 180.
В окуляре Гюйгенса может быть выполнено условие (484), а потому он может быть освобожден от хроматизма увеличения. В окуляре Гюйгенса Д > /п, а потому /г > А > /п. Так «как из глазной линзы должны выйти параллельные пучки, то изображение, построенное объективом+линзой /, должно^ совпадать с передним фокусом Fx глазной линзы; в этой же плоскости устанавливается и диафрагма Р—Р поля зрения.
^ Фокус объектива расположен в точке F, но линза / переносит его^из F?b F^Ha рисунке показан (штриховкой) ход осевого пучка через окуляр. Кроме того, прочерчен ход главного луча ABCDEF', ограничивающего поле зрения и определяющего его угол Р и положение выходного зрачка тп. Если / объектива значительно больше ф окуляра, то луч АВ близок к параллельному оси, а окулярный кружок практически совпадает с задней фокальной плоскостью]| окуляра.
Можно рекомендовать следующую конструкцию окуляра Гюйгенса, вычисленного в ГОИ и проверенного в работе:
^-+10.815, li05(K8)t
l д2=
Л3 = +4.325,
1 Я4=«>,
д = ll.l, d2 = 0.9;(K8),
= 10.01, s = -4.08r *'яа:>0 = 3.78, /І== 20.945, /п = 8.375.
(486)
В этом окуляре очень велика сферическая аберрация: она почти в 2 раза больше, чем в эквивалентном однолинзовом окуляре рис. 179, а. Хроматизм положения также очень велик: он на ~20% больше, чем в том же однолинзовом окуляре. Хроматизм увеличения не вполне исправлен. Астигматизм окуляра весьма мал, и в этом смысле окуляр Гюйгенса совершеннее многих других сложных ахроматических окуляров. В то же время кривизна поля в окуляре очень велика и имеет направление, обратное направлению кривизны поля обычных объективов-ахроматов или параболического зеркала; поэтому для наблюдения объектов вблизи края поля зрения окуляр Гюйгенса приходится заметным образом перефокусировать, вдвигая его внутрь трубы, т. е. приближая к объективу. В отношении дисторсии окуляр Гюйгенса достаточно благополучен и уступает лишь некоторым
25 Д Д- Максутов
381
специальным типам окуляров с уменьшенной дисторсией. Рабочее расстояние р0 в окуляре Гюйгенса мало (порядка 38% фокусного расстояния), а потому окуляры Гюйгенса малого фокусного расстояния лишены практического интереса.
В) Окуляр Рамсдена. Приняв /х=/п, находим по формулам (484) и (481) условие для окуляра Рамсдена, свободного от хроматизма увеличения:
Д =/І = /ІІ=:дб. (487)
Для уменьшения аберраций наклонных пучков применяем конструкцию, изображенную на рис. 181. Как видим, в таком окуляре диафрагма поля зрения (Р—Р) совмещена с внутренней
4-^
Рис. 181.
поверхностью линзы /, что невыгодно, так как каждая пылинка или царапинка на этой поверхности линзы оказывается сфокусированной для глаза наблюдателя. Кроме того, рабочее расстояние р0 имеет отрицательную величину, а значит, глазной зрачок не может быть совмещен с окулярным кружком.
