2. Проведение эксперимента и обработка результатов

Задание 1. Изучение продольной сферической аберрации.

Измерения проводятся в жёлтом свете (λ_D = 586 нм) со светофильтром, вставленным в осветитель.

1. Устанавливая последовательно диафрагмы, начиная с самой малой, последовательно добиваясь наиболее резкого изображения сетки на экране.

2. Определить глубину резкости изображения путём перемещения экрана вдоль оптической скамьи до появления слегка размытого изображения в ту и другую сторону относительно исследуемой линзы. Разность отсчётов положения экрана для двух крайних несколько размытых изображений даст глубину резкости Δs'. Среднее значение из тех же отсчётов позволит определить расстояния s' от линзы до аберрационного изображения сетки.

3. Принимая расстояние от линзы до изображения сетки при наименьшей диафрагме (параксиальные лучи) за фокусное расстояние f '_D., вычислить сферическую аберрацию δs' для каждой диафрагмы по формуле (3.1). При этом следует учесть знак δs'.

4. По полученным данным построить график зависимости аберрации δs' от диаметров диафрагм.

Задание 2. Изучение астигматизма линзы.

Астигматизм исследуется в монохроматическом свете с жёлтым светофильтром. Исследуемая линза должна быть полностью открыта.

1. Исследуемую линзу поворачивать относительно вертикальной оси последовательно через каждые 10⁰.

Перемещая экран, получить для каждого положения линзы наиболее резкое изображение вертикальных линий сетки, затем горизонтальных и отсчитать по шкале оптической скамьи расстояния r' и r''.

2. По полученным данным рассчитать астигматические разности δr' для всех углов поворота.

3. Построить график зависимости астигматических разностей δr' от углов поворота.

Задание 3. Изучение продольной хроматической аберрации.

Измерения проводятся последовательно со всеми светофильтрами и с диафрагмой, для которой глубина резкости Δs' оказалась наименьшей.

1. Устанавливая поочерёдно светофильтры, получить наиболее резкое изображение сетки для каждого цвета. Учитывая глубину резкости, определить среднее значение f '_λ.

2. Принимая за фокусное расстояние линзы f '_D, вычислить хроматическую аберрацию ds' по формуле, учитывая знак аберрации.

3. По полученным данным построить график продольной хроматической зависимости аберрации ds^/ от длины волны пропускания светофильтра.

Контрольные вопросы

1. Что понимают под идеальной оптической системой?

2. В чём причина недостатков реальных оптических систем?

3. В чём различие между монохроматической и хроматической аберрациями?

4. Что такое гомоцентрический пучок лучей?

5. Объяснить причину возникновения сферической аберрации?

6. Каковы назначения и недостатки диафрагм, применяемых в оптических системах?

7. В чём проявляется астигматизм и каковы его причины?

8. Как влияет на изображение хроматическая аберрация и почему она возникает?

9. В чём разница между продольной сферической и продольной монохроматической аберрациями?

10. В чём отличие дисторсии и кривизны поля?