Астрономическая оптика - Мaксутов Д.Д.
Скачать (прямая ссылка):
В случае одиночной зеркальной поверхности (например, зеркало телескопа Гершеля) точность ее изготовления должна быть не ниже Х/8. В случае системы из двух зеркал (например, телескопы Ньютона, Грегори, Кассегрена) допуск на ошибки изготовления поверхностей каждого из зеркал должен быть ужесточен вдвое, т. е. доведен до Х/16. Действительно, в этом случае нельзя применять статистического закона, по которому вероятная суммарная ошибка равна ошибке каждого из зеркал, умноженной на корень квадратный из числа зернал. Вместо \/2 следует брать коэффициент 2, так как если две предельно допустимые^ошибки окажутся на одной и той же зоне и войдут с одинаковым знаком, то оптическая система будет обладать волновой аберрацией, в 2 раза превышающей допуск Рэлея. Практика подтверждает это заключение по крайней мере в отношении ошибки на внешней зоне зеркала: оказывается, что весьма трудно изготовить оптическую поверхность, не «завалив»* слегка ее внешней зоны; ошибки же «завала края» входят с одинаковым знаком, т. е. всегда суммируются.
* «Завалить край» оптической поверхности — это значит опустить ее внешнюю зону ниже уровня остальной части поверхности.
114
В системах из трех и более зеркал допуск Х/8 должен быть соответственно ужесточен в три и большее число раз. Если ошибки одного из зеркальных элементов нам точно известны, то на долю остальных зеркальных элементов следует оставить допуск на сумму ошибок, равный Х/8 минус ошибка известного нам зеркального элемента.
В случае одной-единственной преломляющей поверхности раздела между воздухом и средой с показателем преломления п допустимая ошибка выполнения формы этой поверхности не должна превышать Х/4 (лг—1), что при тг=1.5 соответствует допуску Х/2, т. е. допуску в 4 раза более грубому, чем для случая отражающей поверхности.
Так как у линзы две поверхности раздела — стекла и воздуха _ и Так как ошибки на некоторой зоне могут иметь одинаковый знак, то допуск на ошибки для каждой из поверхностей линзы следует задавать величиной Х/4.
Для двухлинзового несклеенного объектива этот допуск должен быть доведен приблизительно до Х/8 на каждую поверхность, т. е. до той же величины, что и для одиночного зеркала. В этом смысле изготовление двухлинзового несклеенного объектива является работой, не менее точной и деликатной, чем изготовление одиночного зеркала, если и тот, и другое должны иметь первоклассную точность.
В случае склеенного объектива с высокой точностью должны быть изготовлены только его наружные поверхности, для которых величина (n—1) достаточно велика. Внутренние же склеенные поверхности могут быть выполнены во столько раз более грубо, чем внешние, во сколько (п—1) больше разности между показателями преломления стекол и склеивающего вещества (бальзама).
Пусть показатели преломления кроновой и флинтовой линз соответственно равны щ и тг2; пусть 8Х, 82, 83 и 84 будут наибольшие ошибки воспроизведения формы каждой из четырех поверхностей двухлинзового склеенного объектива, пусть эти ошибки могут оказаться на одной и той же зоне и сложиться (например, завалы края) и пусть показатели преломления бальзама и кронгласса весьма близки друг к другу. Тогда следует ожидать появления неучтенной вычислителями волновой аберрации Ш, определяемой следующим образом:
2A = Ъх (лх — 1) -Из (п2 - n3) + h (п2 - 1). (73)
Ошибка Ъ2 внутренней кроновой поверхности выпала из формулы только потому, что мы предположили достаточную близость показателей преломления бальзама и крона, что позволяет безнаказанно весьма грубо выполнять внутреннюю склеиваемую поверхность кроновой линзы.
В первоклассном объективе выражение (73) не должно, как мы знаем, превышать Х/4, и дело технолога распределить допустимые
8* *Щ
ошибки между поверхностями линз объектива таким образом, чтобы решение оказалось технологически наиболее выгодным.
Из этих рассуждений видно, как высоки точности изготовления первоклассных оптических систем и с какими ничтожно малыми допусками приходится иметь дело оптику-изготовителю. Допуск оптика во столько раз тоньше человеческого волоса, во сколько этот последний тоньше телеграфного столба! Этим сравнением достаточно точно определяется порядок величины допустимых ошибок изготовления первоклассных оптических поверхностей. ;
В случае вспомогательных и эталонных зеркал желательно еще сильнее ужесточать допуски на их изготовление. Так, автор в своей практике придерживался для них допуска в 1/20—1/40 длины волны, а одно из плоских эталонных зеркал диаметром 350 мм было даже изготовлено с точностью Х/100.
Мы видели, что в системах с большим числом оптических поверхностей требования к точности каждой из них настолько повышаются, что осуществление таких точностей на практике оказывается сомнительным, а иногда и просто невозможным, и уж во всяком случае всегда нерентабельным. Но здесь к нам на помощь приходит метод «ретуши», который дает довольно простой выход из затруднительного положения и о котором достаточно будет сказано в дальнейшем.
11. НЕОДНОРОДНОСТИ ОПТИЧЕСКИХ СРЕД
Увидеть небесный объект — это значит получить его изображение на сетчатой оболочке глаза и воспринять мозгом световые раздражения нервных окончаний глаза. Если станцией отправления световых колебаний является небесное светило, то станцией назначения оказывается сетчатая оболочка глаза, а затем мозг наблюдателя. Между двумя конечными станциями лежит огромный путь мирового пространства, настолько «пустого», что, несмотря на годы, века и многие тысячелетия странствия по нему световой волны со скоростью 300 000 км/с, она не претерпевает сколько-нибудь заметных искажений и деформаций.
