Астрономическая оптика - Мaксутов Д.Д.
Скачать (прямая ссылка):
|Если в куске стекла имеются плавные неоднородности и свили, то фронт проходящей через стекло волны деформируется, как это схематически изображено на рис. 44, где волновые аберрации, вызванные неоднородностями, больше л/4, т. е. не могут не снизить качества изображения и должны быть учтены, и где свиль вызывает резкое изменение волнового фронта, сосредоточенное на малом участке.
Допустим, что диаметр объектива В достаточно велик и улавливает всю волну, изображенную на рисунке. Если бы плавные неоднородности отсутствовали, а единственной неоднородностью была свиль, то несмотря на значительную волновую аберрацию, вызванную свилью, изображение точки в объективе мало чем отличалось бы от идеального, так как свиль, во-первых,, занимает относительно малую площадь на стекле и, во-вторых, разбрасывает энергию в длинный, а значит, бледный хвост. В действительности не свиль, а плавные неоднородности снижают в объективе качество
134
изображения в случае стекла рис. 44,.которое должно быть забраковано в качестве материала для первоклассного объектива.
Теперь выполним из того же стекла объектив значительно меньшего диаметра причем небезразличным окажется, из какого участка стекла выкроен этот объектив. Если выкроить объектив из участка йъ то волновая аберрация Ах, определяемая стрелкой элемента кривой рис. 44, может оказаться меньше Х/4, и такой объектив явится первоклассным. Правда, он отклонит осевой луч на некоторый небольшой угол, т. е. будет эквивалентен идеальному объективу в сочетании с оптическим клином ничтожно малого угла, но качество изображения в таком объективе (\ <^ 1/4) останется безупречным. Если тот же объектив выкроить из участка й2, через
(\ Свиль
Рис. 44,
который проходит свиль, то площадь, пораженная свилью, окажется относительно большой, а изображение в заметной степени искаженным действием свили. Чем меньше диаметр объектива <2, тем бчЗлыпие искажения изображения будет вызывать одна и та же свиль в объективе.
Линзы окуляров и другие оптические детали, расположенные вблизи фокальной плоскости инструмента, пропускают через себя пучки малого сечения а1, а потому в них можно допускать значительные плавные неоднородности и в то же время не следует допускать свилей. Чем диаметр пучка меньше, тем мяг^е требования к плавным неоднородностям и тем строже требования в отношении свильности стекла. Но сечение пучка (в) связано со зрачком выхода окуляра, поэтому в окулярах сильного увеличения (малого зрачка выхода) особенно строги требования к бессвильности стекла и весьма понижены требования к его общей однородности. Местные плавные неоднородности стекла в линзах окуляра могут привести лишь к едва заметной нерегулярной дисторсии изображения без снижения его резкости; в то же время такие же неоднородности в объективе или вообще в оптическом элементе, захватывающем пучок значительного сечения, приводят к явному снижению качества изображения и к потере в разрешающей силе.
135
Таким образом, выходит, что принятый в промышленности метод точечной проекции неоднородностей стекла хорош как метод для контроля мелкой оптики окулярного, микроскопического и других типов и совершенно непригоден для контроля стекла среднего и крупного размера и ответственного назначения (объективы, спектральные призмы).
В заключение заметим, что плавные неоднородности, как правило, обусловлены физическими причинами (неудовлетворительный отжиг стекла, температурный градиент) и лишь в редких случаях — различием химического состава. Поэтому в круглых
заготовках стекла часто имеет
место радиальная симметрия градиента показателя преломления, а деформированный фронт волны часто близок к поверхности вращения вокруг оптической оси. Такое распределение неоднородности часто может оказаться безвредным для качества изображения в объективе даже при значительной величине неоднородности.
Поясним это на рис. 45, где неоднородность показателя пре-
ломления, имеющая радиальную Рис 45. симметрию, изображена нерав-
номерной штриховкой стекла А.
Плоская волна /—/, пройдя через такое стекло, деформируется в волну II—II, представляющую собою поверхность вращения вокруг оптической оси и имеющую весьма значительную волновую аберрацию к на внешней зоне. Но можно провести сферу сравнения (пунктирную дугу), от которой фронт волны отступает на величину ЬР <^ Л, и если окажется, что к° ^ А/4, то объектив будет давать безупречные изображения, хотя его фокус окажется несколько длиннее расчетного, что несущественно.
В то же время местные сосредоточенные неоднородности типа жил и свилей всегда имеют происхождение химического характера.
Переходим к рассмотрению последнего вида неоднородностей, связанных с несовершенством человеческого глаза. Основным неоднородным телом в глазу является хрусталик. Его волокнистое и сложное строение не может не сопровождаться местными изменениями показателя преломления, и если эти изменения велики по Дтг и малы по протяженности, то наблюдаемое глазом изображение точки должно сильно пострадать. В дальнейшем я буду говорить о неоднородности хрусталика своего правого глаза, исследованного на протяжении многих лет.
