Аберрации геометрические

Электронный микроскоп. В электронном микроскопе лучи света заменены потоком электронов, поэтому разрешающая сила его и предельное увеличение ограничиваются не длиной волны, а аберрациями геометрической оптики. Предельные увеличения электронного микроскопа могут достигать сотен тысяч крат. Другими преимуществами электронного микроскопа являются большая глубина резкости (вследствие малых угловых апертур), позволяющая получать стереоснимки и исследовать рельеф поверхности, а также возможность исследовать процессы при повышенных температурах. На фиг. 17 изображён электронный микроскоп с увеличением до 25 000 крат. [c.148]

Вычисление ОПФ оптической системы по ее техническим данным производится несколькими методами. В одном из них для учета вклада аберраций предусматривается расчет прохождения большого числа лучей через систему от единичной точки объекта. При равномерном разнесении лучей по апертуре линзы, распределение плотности точек, получившихся в плоскости изображения, дает распределение интенсивностей, соответствующее функции рассеяния точки. Затем преобразование Фурье определяет геометрическую ОПФ системы. Если система свободна от аберраций, геометрическая ОПФ равна единице для всех частот каждая точка объекта будет изображаться точкой. Поправка за дифракцию вносится умножением этой геометрической передаточной функции на передаточную функцию для эквивалентной дифракционно-ограниченной системы, т. е. идеальной системы, свободной от всех недостатков. [c.90]

Такие отступления реальной волновой поверхности от идеальной сферы —сферы сравнения — принято называть волновыми аберрациями. Волновые аберрации и аберрации геометрические, или лучевые, органически связаны друг с другом те и другие можно рассматривать как выражения одних и тех же явлений, но представляемых в различной форме. [c.107]

Аббе — Портера эксперимент 248 Аберрации геометрические 134 [c.348]

Вычисление ЧКХ в случае больших волновых аберраций (геометрическое приближение) [c.646]

Наиболее ясно возникновение сферической аберрации, при которой (так же, как в случае астигматизма) в результате прохождения света через реальную оптическую систему возникает отклонение волновой поверхности от сферической Пучок света перестает быть гомоцентрическим, и излучение не фокусируется в одной точке, с позиций геометрической оптики возникновение [c.330]

В рассматриваемый период произошли также и структурные изменения в технической оптике. Вплоть до конца XIX в. существовало мнение, что общая теория оптических систем, составляющая основу технической оптики, сводится лишь к геометрической оптике. Многие ученые-оптики считали, что теория оптических систем основана на двух-трех положениях (аксиомах) геометрической оптики, из которых дедуктивным образом могут быть получены все свойства этих систем. Однако по мере того, как расширялась область применения оптических систем и возникала настоятельная потребность в создании оптических систем с высоким качеством изображения, становилось необходимым учитывать также аберрации, возникающие вследствие явления дифракции. Знания законов только геометрической оптики оказалось недостаточным и возникла необходимость использования законов физической оптики. Кроме того, расширение областей применения оптических систем в условиях темповой адаптации и в крайних областях спектра (ультрафиолетовой и инфракрасной), так же как и вопросы, связанные с оценкой качества изображения, потребовали более глубокого знания свойств зрительного аппарата, т. е. возникла потребность и в привлечении законов физиологической оптики для проектирования и расчета оптических систем. [c.370]

Согласно геометрической оптике пятно фокусирующей системы представляет собой точку, в которую сходятся все лучи лазера. Однако волновая оптика показывает, что из-за волновой природы света фокальное пятно занимает некоторый объем, имеющий конечные размеры. Кроме того, вследствие присущих любой оптической системе аберраций также происходит увеличение размера фокального пятна. По этим причинам фокальное пятно получается не только увеличенным в диаметре, но и вытянутым вдоль оси оптической системы и характеризуется глубиной фокуса d (рис. 54). Таким образом, выбирая оптическую систему для фокусирования лазерного луча, необходимо учитывать зависимость между двумя ее параметрами — размером сфокусированного пятна и глубиной [c.87]

Геометрическая оптика изучает пучки лучей света, исходя из законов прямолинейности и независимости их распространения и из законов отражения и преломления света. Так как при больших углах падения в оптических системах возникают оптические аберрации, то простейшие оптические системы целесообразно использовать только в параксиальной области, близкой к оптической оси, где углы падения и преломления могут считаться достаточно малыми. Последующий материал дан применительно к этому случаю. [c.228]

Аберрация, называемая дисторсией, связана с различным увеличением деталей объекта,, находящихся на разном расстоянии от оптической оси, так что изображения прямых линий оказываются искривленными и нарушается подобие в геометрической форме между предметом и его изображением. И наконец, возможно искривление изображения, при котором точечные изображения, возникающие от плоского объекта, перпендикулярного оптической оси, лежат не на плоскости, а на искривленной поверхности. [c.23]

По полученным поперечным аберрациям k и А1 вычисляются угловые аберрации делением на фокусное расстояние и умножением на 3440, что дает нх выражения в угловых минутах. Очень существенно при выполнении расчетов наглядно представлять геометрическое значение и знак величин k я А1. . [c.146]

При первых попытках рассчитать объективы микроскопов в ГОИ в двадцатых годах нашего столетия было обращено внимание на необычно большие значения продольных н поперечных аберраций в объективах средних увеличений, несмотря на тщательный подбор конструктивных элементов и сортов стекла. Поперечные аберрации оказались намного больше, чем в фотографических объективах хорошего качества. Как показал Е. Г. Яхонтов, оценка качества изображения объектива микроскопов по размерам геометрического кружка рассеяния теряет смысл из-за весьма малой апертуры выходящего пучка. Действительно, у объективов со средней апертурой синус крайнего луча с осью не 420 [c.420]

Геометрическая собирающая площадь одиночного объектива скользящего падения определяется узким кольцевым отверстием, ширина которого зависит от длины зеркал и угла скольжения. Как мы видели, увеличение длины зеркал нежелательно из-за роста аберраций. Максимально допустимый угол скольжения ограничен критическим углом ПВО для коротковолновой границы рабочего диапазона. Эти ограничения приводят к тому, что коэффициент использования площади входного сечения одиночного объектива не превышает 10 %. [c.191]

Аберрации вогнутых решеток подробно рассмотрены в работах [21, 74] на основе геометрической теории спектральных изображений. Общий подход основан на построении функции оптического пути и применении принципа Ферма для нахождения условий отсутствия тех или иных аберраций. В ряде работ [61, 92] развивается другой подход, эквивалентный методу хода лучей при построении изображений в оптических системах. Направляющие косинусы дифрагированного луча выражаются здесь через косинусы падающего луча и производные функции оптического [c.260]

Если даже в падающей на выходное зеркало центральной части пучка какие-то проявления краевой дифракции и остаются, при Л экв 1 о зависят от столь мелких нюансов в очертаниях зеркала, в распределении аберраций и т.д., что пытаться предусмотреть все эти нюансы — занятие бесполезное. Поэтому в дальнейших расчетах неустойчивых резонаторов мы будем широко использовать геометрическое приближение, пренебрегая краевой дифракцией. Напомним только, что при небольшой ширине зоны сглаживания характерная дифракционная структура (повторяющие форму контура выходного зеркала полосы) в проходящей мимо зеркала периферийной части пучка все же остается. [c.141]

Отсутствие влияния клина на направление выходящего из резонатора пучка здесь связано, по существу, с тем, что лучи геометрического решения перпендикулярны поверхности выходного зеркала, которое тем самым оказывается опорным элементом, задающим указанное направление. В неустойчивых резонаторах подобный элемент отсутствует, и влияние аберраций нечетных порядков при введении операции переворота сечения подавляется лишь частично. [c.239]

Есть два способа построения геометрической оптики. Первый, наиболее общий, связан с уравнением эйконала [1, 7, 8]. Второй — с вычислением интеграла Френеля — Кирхгофа методом стационарной фазы. Преимущество этого способа состоит в том, что он позволяет рассматривать геометрические и дифракционные эффекты с единой точки зрения (см. приложение 1). Именно таким образом строится дифракционная теория аберраций [7]. В нелинейной оптике первому способу соответствует [c.57]

Размытие изображения определяется дифракцией или геометрическими аберрациями в зависимости от соотношения диаметра S диафрагмы (3.7 , кривизны фазового фронта накачки и положения ИК-источника относительно кристалла. Ясно, что в ситуациях, когда диаметр S диафрагмы (3.7) больше апертуры кристалла d, размытие изображения определяется именно апертурой кристалла. [c.64]

Рассмотрим ситуацию, когда превалируют геометрические аберрации каждой из преломляющих поверхностей. Поскольку неустранимая дефокусировка в этом случае мала по сравнению с аберрационным размытием, то координаты 6ps пересечения луча, идущего из точки Гу(ру, Zy) нелинейного кристалла, с плоскостью Zs = Zso определяются в основном pv и практически не зависят от Zr (рис. 3.3). Если выполнены условия (3.5), в которых фаза (3.2)—линейная функция Zy, то нетрудно убедиться, что формула (3.6), а при 5 /zсферической аберрацией, определяется выражением [c.70]

Рис. 3.3. Ход лучей в схеме касательного синхронизма в случае, когда геометрические аберрации велики по сравнению с эффективным дифракционным размытием.

Рис. 3.3. Ход лучей в схеме касательного синхронизма в случае, когда геометрические аберрации велики по сравнению с <a href="/info/172428">эффективным дифракционным</a> размытием.

Таким образом, геометрические аберрации могут быть существенны даже для преобразователей с накачкой в виде плоской волны. В случае фокусированной накачки аберрации максимальны прж Zir W Zp. Их величина по сравнению с дифракционным размытием определяется тем же параметром d/z, что и в линейной оптике. [c.71]

В 50—70-х годах XIX в. в самостоятельную дисциплину, тесно связанную с инструментоведением, оформляется теория оптических инструментов, с помощью которой на основе достижений в расчетах оптических систем, разработке теории аберраций и технологии оптического стекла стали успешно решать задачу установления оптимальных условий для получения правильного изображения наблюдаемого объекта, подобного ему по геометрическому виду и по распределению яркости. Именно в этот период немецкий ученый К. Ф. Гаусс, отказавшись от понятия идеальной оптической системы, разработал методику расчета оптических систем с учетом толщины оптических деталей, положенную в основу современных оптических расчетов. Именно в этот период были разработаны и внедрены в производство прогрессивные методы варки оптического стекла с заданными свойствами. В значительной степени быстрому развитию точного приборостроения способствовало создание ряда оптических инструментов, предназначенных для сборки, юстировки и контроля точных приборов в процессе их изготовления и эксплуатации. Новая отрасль — металлография позволила применять при изготовлении приборов металлы, удовлетворяющие определенным механическим (повышенная твердость, незначительный износ), физическим (малый коэффициент расширения, иногда отсут- [c.360]

Метод Гартмана был основан на геометрическом представлении о луче как о прямой линии. Для осуществления измерений перед испытуемым объективом на hj th хода параллельного пучка лучей, вышедшего из объектива коллиматора, в фокальной плоскости которого помещалась диафрагма с круглыми отверстиями, ставили непрозрачный экран с отверстиями малого диаметра. Точность измерения аберраций при этом методе составляла t0i01 0,02MM. К недостаткам метода Гартмана следует отнести необходимость большого количества измерений для получения требуемых результатов. [c.371]

Разрешающая способность ЭОП с электростатич. фокусировкой и плоскими катодом и экраном ограничивается аберрациями электронных линз двумя геометрическими — астигматизмом и искривлением поверхности изображения—и хроматической, вызываемой разбросом скоростей и углов вылета электронов, испускаемых фотокатодом. Уменьшение аберраций диафрагмированием в ЭОП принципиально невозможно, т. к. перенос изображения осуществляется широким электроннЬш пучком, выходящим со всей поверхности катода и воспринимаемы.м всей поверхностью экрана. Аберрации наиб, заметно снижают предел разрешения на периферийной части экрана, по мере удаления от оси разрешение уменьшается в J0—15 раз. При использовании широких пучков проявляется также Оисторсия. [c.563]

Весьма важным для технологического применения является обеспечиваемая фокусирующей системой глубина резкости пучка, т. е. размер перетяжки пучка в направлении его распространения. Как видно из приведенных на рис. 2.6 типичных экспериментальных данных, профиль лазерного пучка вблизи фокальной плоскости линзы существенно зависит от наличия аберрационных эффектов. При F Fofi, когда аберрацией можно пренебречь, перетяжка симметрична (кривая 1) и под ее длиной можно подразумевать длину бл , в пределе которой размер геометрически сходящегося пучка остается меньше его реального размера в фокальной плоскости, т.е. [c.72]

Из всего изложенного в настояш,ей главе ясно, что этим физическим процессом является распространение аберрированной сферической волны в однородной и изотропной среде. Аппарат преобразования аберраций сферической волны при ее распространении ни в коем случае не противоречит методам классической оптики. Наоборот, он лежит в основе геометрической теории аберраций и позволяет получить все ее результаты.. Что же касается особых свойств координат Зайделя, то соотношение [c.58]

Кома прнзмы и системы прнзм. Призма, поставленная на пути сходящегося монохроматического пучка, отклоняя пучок лучей от первоначального положения, уничтожает гомоцентрнчность пучка. Автором 17 ] было показано, что в этом случае имеет место явление комы, которое при пользовании призмами в сходящихся пучках имеет гораздо большее значение, чем астигматизм, которому отводится в курсах геометрической оптики совершенно незаслуженное внимание. Эго обстоятельство тем более существенно, что призмы применяются только в спектроскопических исследованиях, где их астигматизм не приносит никакого вреда, так как предметом наблюдения являются тонкие щели, параллельные ребру прнзмы. Аберрация комы для лучей, лежащих в плоскости главного сечения, может быть легко выведена. Достаточно проследить за ходом трех лучей, из которых два расположены симметрично относительно среднего (главного луча). После преломле- [c.530]

Важнейшими параметрами рентгеновских зеркальных систем являются их разрешающая способность и эффективная апертура. Последняя может сильно отличаться от геометрической апертуры из-за резкой зависимости коэффициента отражения от угла скольжения. Вследствие этой особенности расчет рентгеновских зеркальных систем скользящего падения представляет собой довольно сложную задачу. Обычный для оптики видимого диапазона расчет аберраций методом производных от функции оптического пути в данном случае может да-взть оольшую ПО вшкость, Б осоойшюсти коротковолновой части диапазона, где углы скольжения близки к критическим. Поэтому чаще используется более точный расчет на ЭВМ методом хода лучей с учетом реальных коэффициентов отражения для каждого луча при прохождении его через оптическую систему. Результаты этих расчетов могут быть представлены в аналитическом виде, удобном для быстрой оценки разрешения и эффективности и нахождения оптимальных параметров системы в каждом конкретном случае. Точность метода хода лучей в настоящее время вполне достаточна, поскольку разрешение реальных зеркальных систем из-за погрешностей изготовления далеко от дифракционного. [c.158]

Крзошомасштабные аберрации в неустойчивых резонаторах. В случае неустойчивых резонаторов разлагать в ряды по собственным функциям нельзя [28], и от теории возмущений приходится отказаться зато геометрический подход может быть использован уже без каких-либо оговорок и в еще более простой модификации. Дело в том, что ход лучей, соответствующих низшим модам плоского резонатора, сильно меняется под воздействием самых ничтожных фазовых аберраций (ср. рис. 2.18 и ЪПа), В то же время на протяжении большей части сечения неустойчивого резонатора шаги луча по зеркалу столь велики ( удаление луча от оси на каждом двойном проходе возрастает в М раз), что небольшие аберрации на траекторию луча практически не влияют. Поэтому здесь можно считать ход лучей совпадающим с ходом при идеально однородной среде, а величину набегающего за счет неоднородности искривления волнового фронта — равной разности оптических путей по соответствующим траекториям. [c.159]

Эквивалентная оптическая линия представлена на рис. 3.8в как видно из этого рисунка, излучение, заполняющее все сечение активного элемента, перед этим на протяженш нескольких обходов резонатора растекается из малого центрального участка сечения. Размеры этого участка убывают при удалении от выходного сечения в геометрической прогрессии и быстро делаются достаточно малыми, чтобы можно было пренебречь волновыми аберрациями в пределах его сечения. [c.159]

Рассмотренный лучевой подход нестрогий. Отождествление лучей с плоскими волнами в нелинейной оптике гораздо более проблематично, чем в теории обычных оптических приборов (приближение геометрической оптики). Например, один из основных вопросов связан с тем, что для нелинейных проздессов существенна толщина (объем) среды. Поэтому эффективность взаимодействия пересекающихся лучей явным образом зависит от их толщипы . Приведенный пример показывает, что полученные на основе интуитивного лучевого подхода результаты не являются априорно достоверными, даже в качестве оценочных. Эти результаты должны восприниматься как предварительные, помогающие скорее строгой постановке задачи, чем ее решению. Весьма заманчиво строить теорию нелинейно-оптических преобразователей в терминах обычных оптических систем понятия геометрической оптики — законы идеального кзображе-ния, геометрические аберрации, дифракционные эффекты, светосила и т. д. Не видно, однако, возможности обобщить эти понятия на нелинейную оптику с помощью интуитивных сообра- [c.53]

Резюмируем результаты этого параграфа. Пространное распределение поля в преобразованном излучений в отсутствие геометрических аберраций всегда имеет дифракционный характер. В схеме касательного синхронизма — это дифракция па эффективной диафрагме, определяемой формулами (3.7), (3.12). Фокусировка накачки при параметрическом преобразовании в схеме касательного синхронизма позволяет изменить как положение преобразованного нзобран ения, так и разрешающую способность преобразователя. [c.65]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...