4.12.2. Хроматическая аберрация

На рис. 4.12.1 показан пучок белого света, проходящий через линзу. В следствии дисперсии света, каждая длина волны идет после преломления по своему направлению, причем более короткие длины волн (фиолетовые, синие) преломляются больше, чем длинные волны (красные).

Рис. 4.12.1

Если лучи света входят в линзу параллельно оптической оси, то они собираются в фокусе линзы. Каждая длина волны, т.е. лучи разных цветов, будут иметь свой фокус. Если за линзой поставить экран, совпадающий с изображением, построенным красными лучами, то изображения построенные другими лучами, будут нерезкими, получаются пятна рассеивания. Безукоризненное изображение будет только для лучей одной длины волны. Такая аберрация называется хроматизмом положения – цветные изображения не совпадают друг с другом по их положению на оптической оси системы.

Математически хроматизм положения определяется формулой

Пусть мы устранили хроматизм положения, т.е. совместили цветные изображения в одной плоскости. Однако, хроматические явления все же будут наблюдаться, поэтому что совпадение по положению цветные изображения могут не совпадать друг с другом по величине (рис. 4.12.2). В поле зрения оптического прибора возникают радужные каемки, наблюдаемые вдоль контура изображения контрастных предметов. Численное значение хроматизма увеличения определяется по формуле:

Рис. 4.12.2

Уменьшение хроматическох аберраций производится созданием сложных систем, состоящих из нескольких компонентов, каждый из которых имеет свою дисперсию. Полностью устранить хроматизм невозможно, удается лишь совместить в одной плоскости два и в некоторых сложных системах, три цветных изображения, сблизив между собой остальные.

Здесь следует иметь в виду, что выбор длин волн, для которых производится совмещение изображений, зависит от приемника энергии. Для приборов, работающих с глазом человека, т.е. визуальных, производится так называемая оптическая коррекция хроматизма, для фотографических приборов – актмническая коррекция. Дело в том, что области спектра, в которых работает глаз человека и фотографическая пластинка различны.

Рис. 4.12.3

Графически хроматическая аберрация положения показывается следующим образом (рис. 4.12.3). По оси ординат откладывается длины волн или спектральные линии Фраунгофера, а по оси абсцисс – положения изображений для различных длин волн, причем за начало отсчета принято положение изображения для спектральной линии D . На рисунке графиком 1 показан хроматизм неисправленной системы. Линия II показывает случай, когда в одной плоскости совмещены два цвета, для спектральных линий C и F (оптическая коррекция). Расстояние от совмещенных изображений, построенного лучами спектральной линии D , называется вторичным спектром, а системы, исправленные на хроматизм подобным образом – ахроматами. Во многих случаях такая коррекция достаточна и не ведет к сильному усложнению системы.

При больших увеличениях вторичный спектр оказывается заметным и приходится проводить совмещение трех изображений, линия III. Такие системы называются анохроматами, а остающийся спектр – третичным спектром.