Астрономическая оптика - Мaксутов Д.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Если плохой оптик в силу своей неопытности может с легкостью видоизменить расчетную остаточную сферическую аберрацию, то, с другой стороны, хороший, высококвалифицированный оптик с небольшими затруднениями может видоизменить ее так, что объектив окажется свободным от остаточной сферической аберрации.
Такая полировка поверхностей линз, имеющая целью исправление неустранимой в расчете остаточной сферической аберрации, носит название зональной ретуши', это наиболее простая и легкая из всех видов ретуши.
Но мы предположим, что вычислитель рассчитал объектив со сферическими поверхностями линз, а оптик математически точно воспроизвел эти поверхности.
Посмотрим, чем должен руководствоваться вычислитель при расчете объектива и какой вид должны иметь остаточные аберрации в случае оптимального решения.
Начнем с остаточной сферической аберрации. Если объектив визуальный, то оптимальная форма кривой остаточной аберрации должна иметь место для луча ^0=0.555 мкм, в случае фотографического объектива —- для Х^0.44 мкм. Или вообще: наилучшее исправление остаточной сферической аберрации следует производить для длины волны наибольшего эффекта; к этой же длине волны следует привести и вершину хроматической кривой объектива. Если более детальное исследование вопроса и приводит к рекомендации делать в отдельных случаях некоторые отклонения от этого правила, то они прежде всего весьма незначительны, а потому и несущественны.
Изменяй Параметры двухлинзового ахромата, т. е. кривизны и толщины его линз, можно получить следующее семейство кривых продольной сферической аберрации (рис. 103, а) вблизи оптимального решения. Оптимальное решение, изображенное на рисунке сплошной кривой, мы пока не мотивируем.
Совершая^знакомый^ уже нам переход от продольных аберраций к угловым, получаем семейство кривых угловой аберрации т\ (рис. 103, б) вблизи оптимального решения.
Наконец, совершаем переход от угловых аберраций к волновым (рис. 103, в) и получаем семейство кривых й ; сплошная кривая характеризует собой оптимальное решение, в котором волновые
Рис. 103.
аберрации достигают наименьшего значения из возможных для данного объектива.
В пояснениях к рис. 35 были даны указания о смещении плоскостей фокусировки и отыскании плоскостей наилучшей фокусировки.
Здесь лишь скажем, что вычислитель только тогда может считать себя справившимся с задачей исправления сферической аберрации, когда он достиг в визуальном объективе минимума волновых аберраций, т. е. достаточно приблизился к сплошной кривой рис. 103, в.
Такому оптимальному решению соответствует сплошная кривая ОаЪсйе рис. 103, б, характерная тем, что точка Ъ лежит приблизительно на половине полудиаметра Н объектива (уь^Н/2) и что минимум с численно несколько превосходит максимум а, тогда как аберрация на внешней зоне в несколько раз превосходит максимум а.
Чтобы получить такие волновые и угловые аберрации, необходимо привести аберрацию к форме сплошной кривой рис. 103, а, у которой точка е приблизительно совмещена с осью ординат,
17*
259
т. е. у которой фокусы внешней зоны и параксиальный приблизительно совпадают. Кроме того, необходимо сместить плоскость наилучшей фокусировки (вертикальный пунктир) с гауссовой плоскости на величину А так, чтобы точка'6 оказалась приблизительно на зоне у^Н/2.
В объективах фотографических оптимальный вид коррекции сферической аберрации является вопросом достаточно дискуссионным. Для одних случаев, когда желательно осуществить макси-мальное^разрешение звезд, близких к предельным, коррекция сферической аберрации должна приближаться к только что описанной
сплошными кривыми рис. 103. Но для дру-у/н гих случаев, когда на первом плане стоят
требования высокой контрастности снимка или когда фотографируются звезды на много звездных величин ярче предельных, коррекция сферической аберрации должна приближаться к такой, при которой кружки минимального рассеяния приобретают наименьшую из возможных для них величину.
На рис. 104 представлена кривая угловой сферической аберрации у\у для случая коррекции на минимум кружка наименьшего рассеяния.
Здесь в точках а и е угловые аберрации достигают величины +т]тах, а в точке рис. 104. с — величины ^шах. Если эти две
величины численно равны друг другу, то условие минимума кружка наименьшего рассеяния выполнено, так как поперечные аберрации пропорциональны угловым. При таком виде коррекции точка Ь кривой имеет ординату у, близкую к 0.6#.
В обычных двухлинзовых ахроматах — склеенных и несклеен-ных — кривые остаточной сферической аберрации имеют достаточно однообразную форму кривых рис. 103, различаясь, конечно, в сильной степени по величине /гшпл при первом виде коррекции или по величине Чг^пах при втором виде коррекции.
Как увидим дальше, это положение в полной мере оправдывается и для менисковых систем.
Продольная сферическая аберрация Дз° является, во-первых, функцией параметров объектива, т. е. кривизн, толщин и показателей преломления линз, и, во-вторых, функцией у ординаты падающего луча, или зоны объектива, и смещения Д плоскости фокусировки с гауссовой плоскости.
