Теория оптических приборов - Чуриловский В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
коротковолновому концу видимого спектра лежит линия h. Максимум
светочувствительности фотографических эмульсий лежит вблизи линии G'.
Перечисленным линиям спектра соответствуют следующие длины волн Я:
Спектральная Длина Спектральная Длина
А'...................... 768,5 F...................... 486,1
С....................... 653,3 G'...................... 434,1
D....................... 589,3 h...................... 404,7
d....................... 587,6
98
Основным цветом при расчете оптических приборов считается желтый цвет
спектральной линии D. Если показатель преломления п приводится без
указания линии спектра или длины волны, то имеется в виду показатель nD
для длины волны к - 589,3 нм. Отступление от этого правила допускается
при расчете оптических систем, работающих только в инфракрасной области
спектра.
Разность rip - пс называется основной дисперсией. Разности Пр - nD и nD -
пс называются частичными дисперсиями, а величины типа (пР - По) : (nF -
пс) - относительными дисперсиями. В каталогах оптического стекла
приводится также коэффициент дисперсии v, определяемый формулой
При расчете фотографических объективов вместо основной дисперсии часто
применяется, разность nG. - nD, а коэффициент дисперсии v' имеет значение
Хроматизм оптических систем впервые был экспериментально исследован И.
Ньютоном (1643-1727 гг,). Заметна,^что прн увеличении преломляющей
способности, определяемой величиной nD - 1( возрастает также и дисперсия
пР - пс, Ньютон пришел к ошибочному результату, что коэффициент дисперсии
v постоянен для всех прозрачных веществ, а отсюда сделал вывод о
невозможности устранения хроматизма в линзовых системах. Ньютои указал на
возможность замены линзовых систем зеркальными и предложил свою
конструкцию зеркального астрономического объектива. Конечно, применение
зеркальных систем позволяет совершенно освободиться от хроматизма
вследствие очевидного положения, что углы падения и отражения равны для
всех длин волн н свет при отражении не разлагается в спектр.
Мнение Ньютона о том, что в линзовых системах хроматизм неустраним, было
ошибочным. Его авторитетное высказывание на десятки лет задержало
развитие оптического приборостроения. Только в 1747 г., через двадцать
лет после смерти Ньютона, петербургский академик Л. Эйлер (1707-1783 гг.)
математически доказал ошибочность утверждения Ньютона и возможность
устранения хроматизма в специально рассчитанных линзовых системах. Однако
в своих практических расчетах Эйлер базировался иа ошибочной гипотезе о
связи дисперсии стекла с его показателем преломления. Поэтому его
вычисления не имеют практической ценности и не были осуществлены. Первые
ахроматические объективы для зрительных труб были изготовлены н выпущены
в продажу в Англии в 1758 г. оптиком Дж. Доллондом (1706-1761 гг.).
(1.258)
v'
(1.259)
7=
99
Впрочем, в настоящее время установлено, что английский изобретатель
Честер-Холл еще в 1729 г. построил первый в мире ахроматический объектив;
ои, однако, не опубликовал своего изобретения н ие опротестовал патента,
выданного Доллоиду на ахроматический объектив.
Пусть луч АР | белого света падает иа простую собирательную линзу (рис.
I. 59). В точке Рх падения луча иа первую поверхность линзы происходит
преломление и одновременно разложение белого света в спектр, Так,
например, красный луч P\PiK меньше отклоняется от направления падающего
луча АРХ, чем фиолетовый луч РР^ф. При преломлении этих лучей на второй
поверхности линзы нх расхождение еще усиливается. Покинув линзу,
лучи пересекают оптическую ось в точках Л' н А'ф, являющихся красным и
фиолетовым изображениями точки А. На участке оси АфА'к расположены другие
цветные изображения точки А в порядке спектральных цветов. В случае если
предмет находится на бесконечности, в точках Аф и Ак будут лежать фокусы
для фиолетового и красного цветов.
Изображение плоскости, перпендикулярной к оптической оси и проходящей
через точку Л, также разбивается на бесконечное множество разноцветных
плоскостей. Прн этом, например, фиолетовое изображение лежит в плоскости,
проходящей через точку Аф и перпендикулярной к оси, а красное - в такой
же плоскости, но проходящей через точку А'. Разноцветные изображения ие
совпадают по своему положению. Поэтому описанная здесь аберрация
называется хроматизмом положения. Она приводит к тому, что где бы мы ни
поставили экран, улавливающий изображение, оно может быть резким лишь для
одной длниы волны света. Другие длины волн дадут на этом экране нерезкие
изображения.
Хроматизм положения может быть устранен путем соответствующего расчета в
оптической системе, составленной по крайней мере из двух линз,
изготовленных из оптического стекла разных марок (обычно нз крона и
флинта). Но и рассчитанная таким образом система ие будет полностью
свободна от хроматизма. Раз-
100
ноцветные изображения ус и ур для двух цветов, например, для цветов
спектральных линий С и F, теперь совпадают по положению на оптической
