Теория оптических приборов - Чуриловский В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Первая половина XX столетия протекала под знаком блестящего расцвета
катадиоптрических астрономических объективов. В то же время визуальные
наблюдения были повсюду вытеснены фотосъемкой. Последняя поставила новые
требования к астрономическим объективам: повышение не только абсолютной
величины диаметра входного зрачка, но и относительного отверстия
объективов, а вместе с тем существенное увеличение поля зрения, а
следовательно, и улучшение коррекции полевых аберраций. Рефракторы
становятся неспособными конкурировать при подобных условиях и
окончательно выбывают из соревнования.
Начало нового развития катадиоптрикн было положено Россом (1915 г.). Он
предложил двухлинзовую систему, которая, будучи поставлена в узкой части
хода лучей недалеко от фокальной плоскости параболического зеркала,
компенсировала свойственную ему большую ошибку закона синусов (а
следовательно, и кому).
Совершенно новую и оригинальную систему катадиоптрического объектива
предложил Шмидт (1878-1935 гг.) в 1931 г. Эта система (рис. IV. 18, а)
состоит из коррекционной пластинки КП и сферического зеркала СЗ.
Коррекционная пластинка представляет собой плоскопараллельную пластинку,
у которой одна поверхность деформирована (на рисунке деформация второй
поверхности пластннкн сильно утрирована). Эта деформация рассчитана так,
что она устраняет сферическую аберрацию зеркала СЗ. Если, кроме того,
вершина деформированной поверхности пластинки совпадает с центром
кривизны О зеркала СЗ, то устраняется и кома системы. Изображение
далекого предмета возникает у точки F' внутри трубы телескопа, где оно
совершенно недоступно для визуального наблюдения, но может быть
зафиксировано на фотопластинке. Объектив Шмидта практически свободен от
всех аберраций, кроме кривизны изображения. Изображение расположено на
сферической поверхности, концентричной с зеркалом (ее радиус равен
фокусному расстоянию зеркала). Поэтому объектив может работать прн
необычайно большом (для астрономических
ззо
инструментов) поле зрения, доходящем до 2р = 16(r). При этом фотопластинка
должна иметь сферическую поверхность, совпадающую с поверхностью
изображения. В то же время объектив может иметь и очень большое
относительное отверстие, доводимое в некоторых случаях до 1 : 0,7 (обычно
1 : 2).
Нужно заметить, что в объективе Шмидта резко нарушены оба принципа
Ломоносова. Efo длина равна примерно двум фокусным расстояниям,
вследствие чего он должен быть короткофокусным во избежание чрезмерной
длины трубы, требующей больших размеров купола. Диаметр преломляющего
элемента - коррекционной пластинки - равен диаметру входного зрачка
объектива,
331
а следовательно, велик (диаметр зеркала делается несколько больше
диаметра входного зрачка для устранения виньетирования). Высокая
светосила и отличная разрешающая способность объектива Шмидта делают его,
несмотря иа его недостатки, незаменимым инструментом для фотографирования
слабых объектов (туманностей). При этом сокращение экспозиции позволяет
уменьшить вредное влияние неспокойствия земной атмосферы. Объектив этот
дает отличные результаты при фотографировании быстро перемещающихся
предметов (метеоры, искусственные спутники).
Коррекционная пластинка Шмидта может быть с успехом применена и совместно
с более сложными зеркальными объективами, например с объективом
Кассегрена (рис. IV. 18, б), -так называемый Кассегрен - Шмидт. Таким
образом, достигается существенное уменьшение длины системы; при этом оба
зеркала могут быть сферическими, что благоприятно в экономическом
отношении.
В 1941 г. советский ученый проф. Д. Д. Максутов предложил новую
катадиоптрическую систему, обладающую замечательным свойством: она совсем
не имеет асферических поверхностей. Коррекционным элементом, подобным
пластинке Шмидта, здесь служит ахроматический мениск AM (рис. IV. 18, в).
Проф. Д. Д. Максутов показал, что толстый рассеивающий меннск может быть
сделан свободным от хроматизма (и даже от вторичного спектра); поэтому
его введение в зеркальную систему не вносят практически остаточного
хроматизма, обычно сопутствующего линзовым системам. В то же время такой
мениск может компенсировать сферическую аберрацию и кому сферического
зеркала СЗ. При относительном отверстии до 1 : 3 н при угле поля зрения
2|3 = 6° такой объектив обеспечивает отличное качество изображения,
будучи в то же время простым в изготовлении вследствие отсутствия
асферических поверхностей. Однако изготовление самого мениска довольно
затруднительно из-за требуемой высокой точности центрировки его
поверхностей.
Особенно интересна и удобна практически комбинация мениска Максутова с
системой Кассегрена (рис. IV. 18, г), так называемый Кассегрен -
Максутов. Покрытая отражающим слоем средняя часть выпуклой поверхности
мениска здесь может быть использована в качестве малого зеркала. Это
вместе с отсутствием асферических поверхностей делает объектив
экономически доступным для широких кругов астрономов-любителей при
