Хроматизм

Для оптического прибора выходные параметры — сферическая аберрация, кома, астигматизм, хроматизм положения, фокусное расстояние системы внутренние параметры — радиусы поверхностей линз и расстояния между ними [c.22]

Весьма удачным решением задачи получения превосходных в оптическом отношении и сравнительно недорогих систем являются смешанные системы, где зеркальная оптика сочетается с линзовой, приводя к весьма полному устранению ряда вредных аберраций. Наиболее совершенной системой этого рода являются менисковые системы Д. Д. Максутова (рис. 14.19), где отражательное сферическое зеркало В сочетается с мениском М (см. 77), также ограниченным сферическими поверхностями. Применяя соответственно рассчитанный мениск так, чтобы его аберрации компенсировали аберрации зеркала, удается получить систему, главные аберрации которой во много раз меньше соответствующих аберраций линзовой системы того же относительного отверстия. Так, по данным Д. Д. Максутова, при относительном отверстии 1 5 у менисковой системы сферическая аберрация меньше в 11 раз, кома — в 11 раз, сферохроматическая аберрация — в 124 раза, вторичный спектр — в 640 раз и хроматизм увеличения — в 3,8 раза, чем у эквивалентного линзового объектива. Эти огромные преимущества в соединении с относительной простотой расчета и изготовления (сферические поверхности ) делают менисковые системы замечательным дости- [c.335]

Создание ахроматических фазовых пластинок — задача достаточно трудная. Однако в отдельных конкретных случаях ее удается решить. Например, хроматизм одной пластинки можно компенсировать с помощью другой пластинки, сделанной из иного материала. Неплохо это удается с помощью пленочных фазовых пластинок. Дело в том, что при растяжении различных органических полимерных пленок в них возникает двойное лучепреломление разного знака (одни аналогичны положительным одноосным кристаллам, другие — отрицательным). Хорошие результаты дает, например, комбинация растянутых пленок ацетата и нитрата целлюлозы. Пленки при этом взаимно ориентируются так, чтобы направления наибольших показателей преломления были скрещены. Тогда нормальный хроматизм ацетата целлюлозы компенсируется аномальным хроматизмом нитрата [c.52]

Фогель предложил также и более простой, но менее точный способ контроля величины хроматической аберрации, получивший название метода окулярного спектроскопа. Эти методы Фогеля были первыми количественными методами оценки величины хроматизма оптических систем. [c.371]

Хроматизм увеличения заключается в том, что поперечные увеличения изображений объекта, формируемых лучами разной длины волны, могут оказаться различными. Это вызвано различием положений гл. плоскостей системы (см. Кардинальные точки оптической системы) для лучей разного цвета, что может иметь место, даже если их фокусы совпадают, но различаются фокусные расстояния. Из-за хроматизма увеличения изображение предмета конечных размеров оказывается окружённым цветной каймой. [c.416]

При исправлении хроматизма увеличения необходимо совместить гл. плоскости для возможно большего числа лучей с разными длинами волн, что связано с большими трудностями. [c.416]

Таким образом, проведенный анализ показал, что дифракционные линзы и сферические преломляющие поверхности имеют существенно разные аберрационные свойства. Ряд особенностей ДЛ, в полной мере присущих только плоским линзам — хорошая сходимость аберрационного разложения, возможность эффективного управления сферической аберрацией, совпадение коэффициентов различных аберраций — позволяют предполагать, что наибольшие успехи при использовании ДЛ могут быть достигнуты в области создания монохроматических (в силу резко выраженного хроматизма ДЛ) высокоразрешающих объективов. [c.37]

Глава б ХРОМАТИЗМ В ДИФРАКЦИОННЫХ и КОМБИНИРОВАННЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ [c.181]

В предыдущих главах работа как чисто дифракционных, так и комбинированных объективов рассмотрена в предположении, что освещение в системе строго монохроматическое, однако в реальных условиях даже лазерное излучение имеет пусть малую, но конечную ширину спектра. Поэтому в связи с большим хроматизмом ДОЭ необходимо оценить допустимую ширину спектра освещающего источника при использовании объективов, содержащих ДОЭ. [c.181]

Рассмотрим компенсацию хроматизма положения в чисто дифракционных объективах. Используя выражение (6.5), а также соотношение = представим условие Z-o = О в следующем виде [c.184]

Теперь рассмотрим простейшую комбинированную систему из плосковыпуклой РЛ и ДЛ, расположенной на плоской поверхности РЛ (рис. 6.1). Условие компенсации хроматизма положения в таком объективе с учетом выражений (6.4) и (6.5), а также соотношения для высот первого нулевого луча, принимает следующий вид [c.184]

Особый интерес представляет возможность компенсации хроматизма положения в системе рис. 6.1, когда изображение формируется этой системой в бесконечности (1/р = 0). Нетрудно убедиться, что в данном случае дублет плосковыпуклая РЛ — ДЛ будет основой комбинированного объектива с линзами Смита, который рассмотрен в п. 5.2 (см. рис. 5.8). Хроматизм увеличения в этом объективе компенсируется автоматически в силу симметричного хода лучей [45], а хроматизм положения равен удвоенному хроматизму положения дублета РЛ — ДЛ [c.185]

Превалирующую роль играет обычно хроматизм положения, который интерпретируют как расфокусировку, возникающую при отклонении длины волны от средней, поэтому определим прежде всего допустимое значение продольной расфокусировки Д . На рис. 6.2 показан ход двух меридиональных лучей пучка, формирующего в гауссовой плоскости безаберрационное изображение осевого точечного источника. Из этого рисунка легко получить, что поперечная лучевая аберрация в плоскости, отстоящей на расстоянии As от плоскости параксиального изображения, [c.187]

Призменные спектрометры. Призменные спектрометры позволяют разложить спектр вплоть до 23 мкм Поскольку материалам, обычно используемым для изготовления оптических систем, присущи такие недостатки как хроматизм и непрозрачность, следует отказаться от применения линз, начиная приблизительно с 2 мкм. При работе в более длинноволновой области вместо линз применяют металлизированные зеркала (посеребренные, омедненные или позолоченные), которые вполне подходят для этих целей и обеспечивают прекрасное отражение излучения. [c.51]

Обычное устройство простой ахроматической линзы показано на рпс. 13.17. К двояковыпуклой линзе из крона присоединяется (приклеивается) соответствующим образом рассчитанная рассеивающая линза из флинта (см. упражнение 114). Добавочная линза удлиняет фокусные расстояния первой линзы. При этом больще увеличивается фокусное расстояние лучей, сильнее преломляемых (короткой длины волны), так что фокус Оф отодвигается больще, чем фокус Окр. Выбирая соответствующим образом параметры, мы заставляем совпадать фокусы двух (или даже трех) длин волн. Однако при современных сортах стекол не удается добиться совпадения фокусов для всех видимых лучей, в результате чего возникает остаточный хроматизм, называемый вторичным спектром. Для тонких линз совпадение положения фокуса для разных длин волн означает также уравнивание фокусных расстояний, т. е. полную ахроматизацию. Для толстых же линз (систем) совпадение [c.317]

Так, для объективов астрономических труб, где источником служат точки, расположенные вблизи оси, важно соблюдение условий синусов и устранение с( )ерической и хроматическй аберраций для точек в центре поля для микрообъективов и ( )отообъективов, предназначенных для (фотографирования щирокого поля зрения, необходимо, кроме соблюдения условия синусов, устранение аберраций, искажающих поле (дисторсия, искривление поля и т. д.), а также хроматической аберрации. Объективы, предназначенные для наблюдения объектов малой яркости, должны иметь возможно большее относительное отверстие, и это вынуждает мириться с некоторыми аберрациями, неизбежными при работе с очень широкими пучками. Исправление хроматизма в приборах, предназначенных для визуальных наблюдений и для фотографии, рассчитано на разные спектральные области применительно к тому обстоятельству, что максимум чувствительности глаза лежит в желто-зеленой части спектра, а чувствительность фотопластинок обычно сдвинута в более коротковолновую область. Объектив коллиматора спектрального аппарата должен быть очень хорошо исправлен на хроматическую аберрацию, тогда как объектив камеры может быть совсем не ахроматизован, но в нем весьма вредны астигматизм наклонных пучков и кома впрочем обычно оптика спектрографа рассчитывается как целое, так что недостаток одной ее части в большей или меньшей степени компенсируется за счет другой части. [c.318]

Зрительные трубы имеют очень широкое распространение и существуют в виде разнообразных вариантов, начиная от биноклей разного типа и кончая астрономическими телескопами. Главное внимание при коррекции объективов этих инструментов направляется на исправление сферической и хроматической аберраций и выполнение условия синусов, чего можно добиться применением двулинзовых систем (см. 82). Впрочем, современные трубы нередко делаются с более сложными объективами, позволяющими отчетливо видеть обширные участки горизонта. Окуляры труб должны обладать значительным углом зрения (от 40 до 70") и, следовательно, в них надлежит устранять астигматизм наклонных пучков, кривизну поля и хроматизм. Поэтому окуляры изготовляют всегда сложными, по крайней мере из двух линз. [c.333]

I и в ы, состоящие из кварцевых и флюс-ритовых линз и зеркал, хорошо исправлены на хроматизм и могут быть рассчитаны для работы в широкой области видимых и ультрафиолетовых лучей это весь.ма удобно для микрофотографирования в ультрафиолетовых лучах вследствие простоты установки светочувствительного слоя после фокусировки изображения в види.мых лучах. [c.244]

Хроматич. аберрации. Излучение обычных источ1ги-ков света обладает сложным спектральным составом, что приводит к возникновению хроматич. аберраци11. В отличие от геометричоских, хроматич. аберрации возникают и в параксиальной области. Дисперсия света порождает два вида хроматич. аберраций хроматизм положения фокусов и хроматизм увеличения. Первая характеризуется смещением плоскости изображения для разных длин волн, вторая — изменением поперечного увеличения. Подробнее см. Хроматическая аберрация. [c.10]

Кксиальная сп.мметрия взаимодействия света со средой может нарушаться вследствие оптической анизотро геми самой среды. При этом в области полос поглощения света оптически анизотропные среды неодинаково поглощают обыкновенный и необыкновенный лучи (линейный дихроизм). При достаточной величине разности соответствующих оптич. плотностей одна из поляри-зац. компонент светового пучка может поглотиться практически полностью, и прошедший через среду свет приобретает высокую степень лпнейной поляризации. Такие П. наз. д и х р о и ч в ы м и. Наиб, эффективными и практически единственными применяемыми в наст, время дихроичныМи П. являются поляроиды. Достоинствами поляроидов являются компактность, большая угл. апертура и высокая поляризующая способность, недостатками — низкая лучевая прочность и сильный хроматизм. [c.60]

К возникновению С. р. приводят несколько причин зависимость частот бетатронных колебаний от импульса частиц (т. н. хроматизм ускорителя), зависимость прироста энергии, получаемой частицами при прохождении ускоряющих промежутков, от радиальной координаты, отклонение плоскости бетатронных колебаний от нормальной к равновесной орбите, а также локализация возмущении. Для компенсации первого эффекта в магн. структуру ускорителей вводят секступольные линзы, для компенсации второго стараются располагать ускоряющие станции на участках с небольшой (лучше всего с нулевой) дисперсионной ф-цией (описывающей зависимость радиального положения частицы от её импульса). [c.526]

Существуют два не зависящих один от другого типа X. а. хроматизм положения изображения к хроматизм увеличения, Хроматизм положения состоит в том, что изображения удалённой точки, формируемые лучами разной длины волны, не совпадают для лучей разного цвета, располагаясь вдоль нек-рого отрезка О1О2 (т. е. немонохроматич. пучок света имеет целую совокупность фокусов вдоль отрезка оптич. оси см. рис.). В этом случае [c.415]

Исправлять хроматизм положения в оптич. системе можно, совмещая фокусы для лучей света разной длины волны. В простейшем случае совмещение фокусов для лучей двух длин волн (и уменьшение взаимного удаления фокусов лучей др. длин волн) сравнительно несложно. Такие системы (обычно объективы) наз. ахроматами. В более совершенных апохроматах фокусы совмещают для лучей трёх длин волн, для чего увеличивают число элементов системы с разными показателями преломления и вводят в систему зеркала. Ещё бояес тщательное исправление хроматизма положения требует дальнейшего усложнения конструкции системы, тем большего, чем больше её относительное отверстие и угол поля зрения оптич. системы (число линз и зеркал увеличивается и форма их усложняется). [c.416]

Основное внимание авторы уделили ДОЭ как компонентам оптических систем, формирующих изображение (объективов), и практически не рассматривали решетки, тем более, что этот вид ДОЭ наиболее изучен [35] и применяется достаточно широко. Из фокусирующих дифракционных элементов давно известна зонная пластинка Френеля, способность которой формировать изображение впервые была отмечена Ш. Соре в 1875 г. [1]. Однако в силу большого хроматизма и многофокусности зонных пластинок, а также ввиду отсутствия технологии их изготовления с шириной зон порядка нескольких микрон зонные пластинки в течение долгого времени использовали только в микроволновом диапазоне. [c.6]

Как фокусное расстояние, так и местоположение гауссова изображения, формируемого ДЛ, зависят от длины волны дифра-гирующ,его света Я. Это явление в оптике известно и для рефракционных линз и называется первичным хроматизмом или хроматизмом первого порядка [45]. Необходимо отметить, что несовпадение длины волны дифрагирующего света и длины волны записи само по себе еще не приводит к хроматическим искажениям изображения, как это происходит в голограммах сложных объектов. О хроматизме ДЛ не имеет смысла говорить, если линза работает в монохроматическом, например лазерном, свете. Необходимо предположить, что формирование изображения ДЛ осуществляется в некотором спектральном интервале. Тогда, обозначая через Я среднюю или основную длину волны рассматриваемого спектрального интервала и записывая длину волны дифрагирующего света, как Я = Я -f ЛЯ, получим фокусное расстояние ДЛ [c.23]

Подставляя в приведенные выражения среднюю длину волны видимого диапазона Я == 0,55 мкм, показатель преломления п== 1,5 и среднюю дисперсию для видимого диапазорга стекла К8 дп1дХ — —0,06, определим, что зависимость фокусного расстояния от длины волны для ДЛ в 15—20 раз сильнее, чем для преломляющей поверхности, а также имеет другой знак [41]. Отсюда можно сделать два вывода. Во-первых, в силу большого хроматизма ДЛ и невозможности использования для них основных приемов его компенсации, выработанных в оптике (подбор стекол с различной дисперсией, введение хроматических поверхностей и т. д. [45] ), следует признать нецелесообразным создание немонохроматических объективов на основе ДЛ. Во-вторых, введение ДЛ с небольшой оптической силой в рефракционные объективы может оказаться эффективным средством их ахрома-тизации (пример подобной системы рассмотрен в гл. 6). [c.36]

Перечисленные особенности позволяют на основе ДЛ создавать высокоразрешающие монохроматические (в силу большого хроматизма ДЛ) объективы, гораздо более простой конструкции, чем аналогичные системы на основе рефракционных элементов. Подобные объективы рассмотрены в настоящей главе, причем их схемы и конкретные значения конструктивных параметров получены уже на стадии аберрационного расчета при учете только первых двух порядков малости аберрационного разложения. Последующая оптимизация методом расчета хода лучей улучшила характеристики систем, но не привела к существенным изменениям конструктивных параметров, полученных ранее. То обстоятельство, что методы теории аберраций приводят к уддвлетворительным решениям еще до оптимизации,— одна из характерных особенностей процесса создания систем на основе ДЛ. [c.104]

В целом можно сказать, что комбинированный симметричный объектив с дифракционной асферикой довольно ограничен по своим возможностям. Силовым элементом в нем будет мениск с равными радиусами, который при небольшой толщине ввиду значительной кривизны поверхностен (требуемой для получения заданной оптической силы) не способен обеспечить значительного апертурного угла, т. е. высокого разрешения. При аномальном увеличении толщины мениска (di > г), добиваются высокого разрешения на оси системы, однако в этом случае входной зрачок объектива расположен вблизи предметной плоскости, в результате чего при отходе от оси резко возрастает угол между главным лучом и нормалью к поверхности мениска. Это приводит к росту аберраций высших порядков и уменьшению рабочего поля. Так, при габаритном размере системы L = 810 мм, что совпадает с габаритным размером симметричного двухлинзового дифракционного объектива при фокусном расстоянии каждой ДЛ f = 270 мм, и разрешении б = = 3 мкм на длине волны = 441,6 нм удается получить рабочее поле диаметром всего лишь 16 мм (ср. с данными табл. 4.6). Если не предъявлять высоких требований к разрешению и рабочему полю, комбинированный, триплет с дифракционной асферикой не лишен положительных качеств его светопропускание может быть обеспечено на уровне обычного рефракционного объектива, а хроматизм позволяет использовать излучение газоразрядных приборов, например типа ртутной лампы высокого давления (см. гл. 6). [c.168]

В гл. 1 отмечалось, что хроматические аберрации в отличие от монохроматических начинаются с первого порядка малости, т. е. возникают уже в гауссовой области изменение длины волны приводит прежде всего к смещению изображения вдоль оптической оси (хроматизм положения) и изменению его масштаба (хроматизм увеличения). В третьем порядке малости основную роль играет сферохроматическая аберрация, т. е. добавочная сферическая аберрация, возникающая при изменении длины волны. Поскольку во всех рассмотренных в гл. 4, 5 объективах хроматические аберрации не скомпенсированы, то для оценки допустимой ширины спектра достаточно учета первого порядка. Даже в комбинированных системах, содержащих помимо преломляющих поверхностей только дифракционные ас-ферики, которые не дают вклада в хроматизм первого порядка, ограничения ширины спектра за счет хроматизма положения, обусловленного дисперсией стекла, как правило, превалируют над ограничениями за счет сферохроматизма. [c.181]

При устраненном хроматизме положения (Lq = 0) хроматизм увеличения компенсируется при Fq = 0. То же условие (не-раеисимо от хроматизма положения) необходимо выполнить, [c.183]

Рассмотрим компенсацию хроматизма увеличения при устраненном хроматизме положения. Оба показателя преломления в пространствах предмета и изображения равны в данном случае 1 и не зависят от длины волны. Кроме того, для вспомогательных величин Si, согласно выражению (6.7), получим Si = 0, 82 = 83 — d/ nhyh2). В результате условие Fq = 0 (хроматизм положения устранен) сводится к равенству [c.185]

В теоретическом варианте объектив, показанный на рис. 5.8, не может быть ахроматизирован, так как дифракционная асфе-рика свободна от хроматизма первого порядка (см. п. 6.5) и не является компенсатором. Однако при оптимизации системы ДЛ приобретает небольшую оптическую силу, знак и значение которой зависят от толщины линз Смита (см. табл. 5.4). В связи с этим рассмотрим дублет (рис. 6.1) при d = r и 1/р = 0. Решение уравнения (6.9) в этом случае имеет вид [c.186]

Если хроматизм первого порядка в комбинированной системе устранен, то следующий шаг связан с компенсацией сферохроматической аберрации. Здесь, однако, возможны определенные затруднения. С одной стороны, для компенсации сферохрома-тизма необходимо, чтобы производная сферической аберрации системы по длине волны равнялась нулю. Считая, что общая, аберрация складывается из аберраций рефракционной и дифракционной частей объектива, приходим к условию [c.186]

Если ДЛ имеет оптическую силу, ситуация несколько меняется за счет хроматической зависимости отрезков, которая отсутствует у асферики. Но это изменение вряд ли существенно, особенно при устраненном хроматизме положения системы. Очевидно, наиболее разумным выходом в данной ситуации будет одновременный учет и минимизация совместного влияния хроматизма положения и сферохроматизма, как это предложено в работе [29]. [c.187]

Оценим хроматизм положения комбинированного объектива с линзами Смита (см. рис. 5.8) при отсутствии оптической силы у ДЛ. Несложный расчет первой хроматической суммы (линзы Смита и асферика не дают вклада в хроматизм первого порядка) показывает, что [c.188]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...