un astigmatisms). Ir trešās, piektās un augstākās kārtas sfēriskas aberācijas.
Enciklopēdisks YouTube
-
1 / 5
Attālums δs" pa optisko asi starp nulles un galējo staru izzušanas punktiem sauc gareniskā sfēriskā aberācija.
Diametrs δ" Izkliedes apli (disku) nosaka pēc formulas
δ ′ = 2 h 1 δ s ′ a ′ (\displaystyle (\delta ")=(\frac (2h_(1)\delta s")(a"))),
- 2h 1 - sistēmas cauruma diametrs;
- a"- attālums no sistēmas līdz attēla punktam;
- δs"- gareniskā aberācija.
Objektiem, kas atrodas bezgalībā
A ′ = f ′ (\displeja stils (a")=(f")),
Lai izveidotu gareniskās sfēriskās aberācijas raksturīgo līkni, garenisko sfērisko aberāciju zīmē pa abscisu asi. δs", un pa ordinātu asi - staru augstumi uz ieejas zīlītes h. Lai izveidotu līdzīgu līkni šķērsvirziena aberācijai, atvēruma leņķu pieskares attēla telpā ir attēlotas pa x asi, un izkliedes apļu rādiusi tiek attēloti pa ordinātu asi. δg"
Apvienojot tādus vienkāršas lēcas, sfērisko aberāciju var būtiski koriģēt.
Samazināšana un korekcija
Dažos gadījumos nelielu trešās kārtas sfērisko aberāciju var koriģēt, nedaudz defokusējot objektīvu. Šajā gadījumā attēla plakne pāriet uz t.s "lidmašīna labāka uzstādīšana» , kas parasti atrodas vidū, starp aksiālo un galējo staru krustpunktu un nesakrīt ar šaurāko plata staru kūļa staru krustpunktu (disks ar vismazāko izkliedi). Šī neatbilstība ir izskaidrojama ar gaismas enerģijas sadalījumu diskā ar vismazāko izkliedi, veidojot apgaismojuma maksimumus ne tikai centrā, bet arī malā. Tas ir, mēs varam teikt, ka “disks” ir spilgts gredzens ar centrālo punktu. Tāpēc optiskās sistēmas izšķirtspēja plaknē, kas sakrīt ar mazākās izkliedes disku, būs mazāka, neskatoties uz mazāko šķērssfēriskās aberācijas vērtību. Šīs metodes piemērotība ir atkarīga no sfēriskās aberācijas lieluma un apgaismojuma sadalījuma rakstura izkliedes diskā.
Sfērisko aberāciju var diezgan veiksmīgi koriģēt, izmantojot pozitīvo un negatīvo lēcu kombināciju. Turklāt, ja lēcas nelīp kopā, tad papildus komponentu virsmu izliekumam sfēriskās aberācijas lielumu ietekmēs arī gaisa spraugas lielums (pat ja virsmas, kas ierobežo šo gaisa spraugu ir vienāds izliekums). Ar šo korekcijas metodi parasti tiek koriģētas hromatiskās aberācijas.
Stingri sakot, sfērisko aberāciju var pilnībā koriģēt tikai dažiem šauru zonu pāriem un turklāt tikai noteiktiem diviem konjugātiem punktiem. Tomēr praksē korekcija var būt diezgan apmierinoša pat divu lēcu sistēmām.
Parasti sfēriskā aberācija tiek novērsta vienai augstuma vērtībai h 0, kas atbilst sistēmas zīlītes malai. Kurā augstākā vērtība augstumā gaidāma atlikušā sfēriskā aberācija h e nosaka pēc vienkāršas formulas
h e h 0 = 0,707 (\displaystyle (\frac (h_(e))(h_(0)))=(0,707))Aberācija ir polisemantisks termins, ko lieto dažādās zināšanu jomās: astronomijā, optikā, bioloģijā, fotogrāfijā, medicīnā un citās. Kas ir aberācijas un kādi aberāciju veidi pastāv, tiks apspriesti šajā rakstā.
Termina nozīme
Vārds "aberācija" nāk no Latīņu valoda un burtiski tiek tulkots kā "novirze, sagrozīšana, noņemšana". Tādējādi aberācija ir novirze no noteiktas vērtības.
Kurās zinātnes jomās var novērot aberācijas fenomenu?
Aberācijas astronomijā
Astronomijā tiek izmantots gaismas aberācijas jēdziens. To saprot kā vizuālu pārvietošanos debess ķermenis vai objektu. To izraisa gaismas izplatīšanās ātrums attiecībā pret novēroto objektu un novērotāju. Citiem vārdiem sakot, kustīgs novērotājs redz objektu citā vietā, nevis tur, kur viņš to novērotu miera stāvoklī. Tas ir saistīts ar faktu, ka mūsu planēta atrodas pastāvīga kustība, tāpēc novērotāja miera stāvoklis ir fiziski neiespējams.
Tā kā aberācijas fenomenu izraisa Zemes kustība, ir divi veidi:
- ikdienas aberācija: novirzi izraisa Zemes ikdienas rotācija ap savu asi;
- gada aberācija: izraisa planētas revolūcija ap Sauli.
Šī parādība tika atklāta 1727. gadā, un kopš tā laika daudzi zinātnieki ir pievērsuši uzmanību gaismas novirzēm: Tomass Jangs, Airijs, Einšteins un citi.
Optiskās sistēmas aberācija
Optiskā sistēma ir optisko elementu kopums, kas pārveido gaismas starus. Visnozīmīgākā šāda veida sistēma cilvēkiem ir acs. Šādas sistēmas tiek izmantotas arī optisko instrumentu - kameru, teleskopu, mikroskopu, projektoru u.c.
Optiskās aberācijas ir dažādi attēla kropļojumi optiskās sistēmas ah, atspoguļojas gala rezultātā.
Objektam attālinoties no tā sauktās optiskās ass, rodas staru izkliede, gala attēls ir neskaidrs, nefokusēts, izplūdis vai atšķiras no sākotnējās krāsas. Tā ir novirze. Nosakot aberācijas pakāpi, tās aprēķināšanai var izmantot īpašas formulas.
Objektīva aberācija ir sadalīta vairākos veidos.
Monohromatiskas aberācijas
Perfektā optiskā sistēmā stars no katra objekta punkta arī tiek koncentrēts vienā izejas punktā. Praksē šo rezultātu nav iespējams sasniegt: stars, sasniedzot virsmu, tiek koncentrēts dažādos punktos. Tieši šī aberācijas parādība izraisa gala attēla izplūdumu. Šie izkropļojumi ir jebkurā reālā optiskajā sistēmā, un no tiem nav iespējams atbrīvoties.
Hromatiskā aberācija
Šāda veida aberāciju izraisa dispersijas parādība – gaismas izkliede. Dažādas krāsas spektram ir dažādi ātrumi sadalījums un refrakcijas pakāpe. Tādējādi katrai krāsai fokusa attālums izrādās atšķirīgs. Tas noved pie krāsainu kontūru vai dažādu krāsu apgabalu parādīšanās attēlā.
Hromatiskās aberācijas parādību var samazināt, optiskajos instrumentos izmantojot īpašas ahromatiskās lēcas.
Sfēriskā aberācija
Ideālu gaismas kūli, kurā visi stari iziet tikai caur vienu punktu, sauc par homocentrisku.
Ar sfēriskās aberācijas fenomenu gaismas stari, kas iet dažādos attālumos no optiskās ass, pārstāj būt homocentriski. Šī parādība rodas pat tad, ja sākumpunkts atrodas tieši uz optiskās ass. Neskatoties uz to, ka stari pārvietojas simetriski, attālie stari tiek pakļauti spēcīgākai refrakcijai, un gala punkts iegūst nevienmērīgu apgaismojumu.
Sfēriskās aberācijas parādību var samazināt, izmantojot objektīvu ar palielinātu virsmas rādiusu.
Izkropļojumi
Izkropļojuma (izliekuma) fenomens izpaužas neatbilstībā starp oriģinālā objekta formu un tā attēlu. Rezultātā attēlā parādās izkropļotas objekta kontūras. var būt divu veidu: kontūru ieliekums vai to izliekums. Ar kombinētu kropļojumu parādību attēlam var būt sarežģīts kropļojumu modelis. Šāda veida aberāciju izraisa attālums starp optisko asi un avotu.
Izkropļojumu parādību var koriģēt, optiskajā sistēmā īpaši izvēloties lēcas. Fotogrāfiju labošanai var izmantot grafiskos redaktorus.
Koma
Ja gaismas stars iziet leņķī attiecībā pret optisko asi, tad tiek novērota komas parādība. Punkta attēls šajā gadījumā izskatās kā izkliedēts plankums, kas atgādina komētu, kas izskaidro šāda veida aberācijas nosaukumu. Fotografējot, fotografējot pie atvērtas apertūras, bieži parādās koma.
Šo parādību, tāpat kā sfērisku aberāciju vai kropļojumu gadījumā, var koriģēt, izvēloties lēcas, kā arī ar apertūru – samazinot gaismas stara šķērsgriezumu, izmantojot diafragmas.
Astigmatisms
Ar šāda veida aberāciju punkts, kas neatrodas uz optiskās ass, attēlā var izskatīties kā ovāls vai līnija. Šo aberāciju izraisa dažādi optiskās virsmas izliekumi.
Šī parādība tiek koriģēta, izvēloties īpašu virsmas izliekumu un lēcas biezumu.
Šīs ir galvenās optiskajām sistēmām raksturīgās aberācijas.
Hromosomu aberācijas
Šāda veida aberācijas izpaužas ar mutācijām un pārkārtošanos hromosomu struktūrā.
Hromosoma ir struktūra šūnas kodolā, kas ir atbildīga par iedzimtas informācijas pārraidi.
Hromosomu aberācijas parasti rodas šūnu dalīšanās laikā. Tie ir intrahromosomāli un starphromosomāli.
Aberāciju veidi:
Hromosomu aberāciju cēloņi ir šādi:
- patogēnu mikroorganismu iedarbība - baktērijas un vīrusi, kas iekļūst DNS struktūrā;
- fizikālie faktori: starojums, ultravioletais, ekstremālas temperatūras, spiediens, elektromagnētiskais starojums utt.;
- ķīmiskie savienojumi mākslīgā izcelsme: šķīdinātāji, pesticīdi, sāļi smagie metāli, slāpekļa oksīds utt.
Hromosomu aberācijas rada nopietnas sekas veselībai. To izraisītajām slimībām parasti ir to speciālistu vārdi, kuri tās aprakstīja: Dauna sindroms, Šerševska-Tērnera sindroms, Edvarda sindroms, Klīnfeltera sindroms, Volfa-Hiršhorna sindroms un citi.
Visbiežāk slimības, ko izraisa šāda veida novirzes, ietekmē garīgo darbību, skeleta struktūru, sirds un asinsvadu, gremošanas un nervu sistēma, reproduktīvā funkcijaķermeni.
Šo slimību rašanās iespējamību ne vienmēr var paredzēt. Taču jau bērna perinatālās attīstības stadijā ar speciālu pētījumu palīdzību var redzēt esošās patoloģijas.
Aberācijas entomoloģijā
Entomoloģija ir zooloģijas nozare, kas pēta kukaiņus.
Šāda veida novirzes parādās spontāni. Parasti tas izpaužas nelielā kukaiņu ķermeņa struktūras vai krāsas maiņā. Visbiežāk aberāciju novēro Lepidoptera un Coleoptera.
Tās rašanās iemesli ir ietekme uz hromosomu vai kukaiņiem fizikālie faktori stadijā pirms imago (pieaugušais).
Tādējādi aberācija ir novirzes, deformācijas parādība. Šis termins parādās daudzās zinātnes jomās. To visbiežāk izmanto saistībā ar optiskajām sistēmām, medicīnu, astronomiju un zooloģiju.
Šīs kļūdas rašanos var izsekot, izmantojot viegli pieejamus eksperimentus. Ņemsim vienkāršu saplūstošu objektīvu 1 (piemēram, plakaniski izliektu objektīvu) ar pēc iespējas lielāku diametru un mazāku fokusa attālumu. Nelielu un tajā pašā laikā diezgan spilgtu gaismas avotu var iegūt, izurbjot caurumu lielā ekrānā 2, kura diametrs ir aptuveni , un piestiprinot tam priekšā matēta stikla gabalu 3, ko apgaismo spēcīga lampa no īsas gaismas. attālums. Vēl labāk ir koncentrēt gaismu no loka lukturīša uz matēta stikla. Šim "gaismas punktam" jāatrodas uz objektīva galvenās optiskās ass (228. att., a).
Rīsi. 228. Sfēriskās aberācijas eksperimentālā izpēte: a) lēca, uz kuras krīt plats stars, rada izplūdušu attēlu; b) objektīva centrālā zona nodrošina labu asu attēlu
Ar šī objektīva palīdzību, uz kura krīt plaši gaismas stari, nav iespējams iegūt asu avota attēlu. Neatkarīgi no tā, kā mēs pārvietojam 4. ekrānu, tas rada diezgan izplūdušu attēlu. Bet, ja ierobežosiet starus, kas krīt uz objektīvu, novietojot tam priekšā kartona gabalu 5 ar nelielu caurumu pretī centrālajai daļai (228. att., b), tad attēls ievērojami uzlabosies: jūs varat atrast šādu pozīciju. 4. ekrānam, ka avota attēls tajā būs diezgan ass. Šis novērojums pilnībā atbilst tam, ko mēs zinām par attēlu, kas iegūts objektīvā, izmantojot šauru paraksiālu staru kūli (sal. §89).
Rīsi. 229. Ekrāns ar caurumiem sfērisko aberāciju pētīšanai
Tagad nomainīsim kartonu ar centrālo caurumu ar kartona gabalu ar maziem caurumiem, kas atrodas gar objektīva diametru (229. att.). Caur šiem caurumiem ejošo staru ceļu var izsekot, ja gaiss aiz objektīva ir nedaudz piesmēķēts. Mēs atklāsim, ka stari, kas iet cauri caurumiem, kas atrodas dažādos attālumos no objektīva centra, krustojas dažādos punktos: jo tālāk stars iziet no objektīva ass, jo vairāk tas tiek lauzts un jo tuvāk objektīvam atrodas punkts. no tā krustojuma ar asi.
Tādējādi mūsu eksperimenti parāda, ka stari, kas iet caur atsevišķām objektīva zonām, kas atrodas dažādos attālumos no ass, dod attēlus avotam, kas atrodas dažādos attālumos no objektīva. Noteiktā ekrāna pozīcijā tam tiks piešķirtas dažādas objektīva zonas: dažas ir asākas, citas ir izplūdušāki avota attēli, kas saplūdīs gaišā aplī. Rezultātā liela diametra objektīvs rada punktveida avota attēlu nevis punkta, bet gan izplūdušas gaismas plankuma formā.
Tātad, izmantojot platus gaismas starus, mēs nesaņemam punktveida attēlu pat tad, ja avots atrodas uz galvenās ass. Šo kļūdu optiskajās sistēmās sauc par sfērisko aberāciju.
Rīsi. 230. Sfēriskās aberācijas rašanās. Stari, kas izplūst no objektīva dažādos augstumos virs ass, sniedz punkta attēlus dažādos punktos
Vienkāršām negatīvām lēcām sfēriskās aberācijas dēļ arī staru fokusa attālums, kas iet cauri objektīva centrālajai zonai, būs lielāks nekā stariem, kas iet cauri perifērajai zonai. Citiem vārdiem sakot, paralēls stars, kas iet caur novirzošās lēcas centrālo zonu, kļūst mazāk novirzošs nekā stars, kas iet caur ārējām zonām. Piespiežot gaismu pēc saplūstoša objektīva iziet cauri novirzošam objektīvam, mēs palielinām fokusa attālumu. Šis pieaugums tomēr būs mazāk nozīmīgs centrālajiem stariem nekā perifērajiem stariem (231. att.).
Rīsi. 231. Sfēriskā aberācija: a) savācējlēcā; b) atšķirīgā objektīvā
Tādējādi lielākais konverģējošās lēcas fokusa attālums, kas atbilst centrālajiem stariem, palielināsies mazāk nekā perifēro staru īsākais fokusa attālums. Līdz ar to diverģējošā lēca tās sfēriskās aberācijas dēļ izlīdzina centrālo un perifēro staru fokusa attālumu atšķirību, ko izraisa savācējlēcas sfēriskā aberācija. Pareizi aprēķinot saplūstošo un diverģējošu lēcu kombināciju, šo izlīdzināšanu varam veikt tik pilnībā, ka divu lēcu sistēmas sfēriskā aberācija praktiski tiks samazināta līdz nullei (232. att.). Parasti abas vienkāršās lēcas tiek salīmētas kopā (233. att.).
Rīsi. 232. Sfēriskās aberācijas korekcija, apvienojot saplūstošo un diverģējošo lēcu
Rīsi. 233. Līmēta astronomiskā lēca, koriģēta pēc sfēriskās aberācijas
No iepriekš minētā ir skaidrs, ka sfēriskās aberācijas iznīcināšana tiek veikta, apvienojot divas sistēmas daļas, kuru sfēriskās aberācijas savstarpēji kompensē viena otru. Mēs darām to pašu, labojot citus sistēmas trūkumus.
Optiskās sistēmas piemērs ar novērstu sfērisko aberāciju ir astronomiskās lēcas. Ja zvaigzne atrodas uz objektīva ass, tad tās attēlu praktiski neizkropļo aberācijas, lai gan objektīva diametrs var sasniegt vairākus desmitus centimetru.
Sfēriskā aberācija ()
Ja visi koeficienti, izņemot B, ir vienādi ar nulli, tad (8) iegūst formu
Aberācijas līknēm šajā gadījumā ir koncentriski apļi, kuru centri atrodas paraksiālā attēla punktā, un rādiusi ir proporcionāli zonas rādiusa trešajai pakāpei, bet nav atkarīgi no vietas () objekts vizuālajā zonā. Šo attēla defektu sauc par sfērisku aberāciju.
Sfēriskā aberācija, kas nav atkarīga no attēla, kropļo gan uz ass, gan ārpus ass punktiem. Stari, kas izplūst no objekta aksiālā punkta un veido nozīmīgus leņķus ar asi, to krustos punktos, kas atrodas pirms vai aiz paraksiālā fokusa (5.4. att.). Punktu, kurā stari no diafragmas malas krustojas ar asi, sauca par malas fokusu. Ja ekrāns attēla apgabalā ir novietots taisnā leņķī pret asi, tad ir tāda ekrāna pozīcija, kurā attēla apaļais plankums uz tā ir minimāls; šo minimālo “attēlu” sauc par mazāko izkliedes loku.
koma ()
Aberāciju, ko raksturo F koeficients, kas nav nulle, sauc par komu. Radiācijas aberācijas komponentiem šajā gadījumā ir saskaņā ar (8). skats
Kā redzam, ar fiksētu zonas rādiusu punkts (skat. 2.1. att.), mainot no 0 uz divreiz, apraksta apli attēla plaknē. Apļa rādiuss ir vienāds, un tā centrs atrodas attālumā no paraksiālā fokusa pret negatīvām vērtībām plkst. Līdz ar to šis aplis pieskaras divām taisnām līnijām, kas iet cauri paraksiālajam attēlam un komponentiem ar asi plkst leņķi 30°. Ja visi nāks skriet iespējamās vērtības, tad līdzīgu apļu kopums veido laukumu, ko ierobežo šo taisnu līniju segmenti un lielākā aberācijas apļa loka (3.3. att.). Iegūtā laukuma izmēri lineāri palielinās, palielinoties objekta punkta attālumam no sistēmas ass. Kad ir izpildīts Abbe sinusa nosacījums, sistēma nodrošina asu objekta plaknes elementa, kas atrodas tiešā ass tuvumā, attēlu. Līdz ar to šajā gadījumā aberācijas funkcijas paplašinājums nevar ietvert terminus, kas lineāri atkarīgi no. No tā izriet, ka, ja ir izpildīts sinusa stāvoklis, primārās komas nav.
Astigmatisms () un lauka izliekums ()
Ērtāk ir aplūkot aberācijas, ko raksturo koeficienti C un D kopā. Ja visi pārējie koeficienti (8) ir vienādi ar nulli, tad
Lai parādītu šādu aberāciju nozīmi, vispirms pieņemsim, ka attēlveidošanas stars ir ļoti šaurs. Saskaņā ar § 4.6, šāda stara stari krusto divus īsus līkņu segmentus, no kuriem viens (tangenciālā fokusa līnija) ir ortogonāls meridionālajai plaknei, bet otrs (sagitālā fokusa līnija) atrodas šajā plaknē. Tagad aplūkosim gaismu, kas izplūst no visiem objekta plaknes galīgā apgabala punktiem. Fokālās līnijas attēla telpā pārveidosies par tangenciālām un sagitālām fokusa virsmām. Sākotnēji šīs virsmas var uzskatīt par sfērām. Apzīmēsim un to rādiusus, kurus uzskata par pozitīviem, ja atbilstošie izliekuma centri atrodas attēla plaknes otrā pusē, no kuras izplatās gaisma (3.4. i attēlā redzamajā gadījumā).
Izliekuma rādiusus var izteikt ar koeficientiem AR Un D. Lai to izdarītu, aprēķinot staru aberācijas, ņemot vērā izliekumu, ērtāk ir izmantot parastās koordinātas, nevis Seidela mainīgos. Mums ir (3.5. att.)
Kur u- neliels attālums starp sagitālo fokusa līniju un attēla plakni. Ja v ir attālums no šīs fokusa līnijas līdz asij, tad
ja joprojām tiek atstāts novārtā Un salīdzinot ar, tad no (12) mēs atrodam
Tāpat
Tagad rakstīsim šīs attiecības Seidela mainīgo izteiksmē. Aizvietojot tajos (2.6) un (2.8), iegūstam
un līdzīgi
Pēdējās divās relācijās mēs varam aizstāt ar un tad, izmantojot (11) un (6), mēs iegūstam
Izmērs 2C+D parasti sauc tangenciālā lauka izliekums, lielums D -- sagitālā lauka izliekums, un to pussumma
kas ir proporcionāls to vidējam aritmētiskajam, - vienkārši lauka izliekums.
No (13) un (18) izriet, ka augstumā no ass attālums starp divām fokusa virsmām (t.i., attēlu veidojošā stara astigmatiskā atšķirība) ir vienāds ar
Puse starpība
sauca astigmatisms. Ja nav astigmatisma (C = 0), mums ir. Rādiuss R Kopējo, sakritīgo, fokusa virsmu šajā gadījumā var aprēķināt, izmantojot vienkāršu formulu, kas ietver sistēmas atsevišķo virsmu izliekuma rādiusus un visu nesēju refrakcijas rādītājus.
Izkropļojumi ()
Ja attiecībās (8) tikai koeficients atšķiras no nulles E, Tas
Tā kā tas neietver koordinātas un, displejs būs stigmatisks un nebūs atkarīgs no izejas zīlītes rādiusa; tomēr attēla punktu attālumi līdz asij nebūs proporcionāli attiecīgajiem attālumiem objekta punktiem. Šo aberāciju sauc par kropļojumu.
Šādas aberācijas klātbūtnē jebkuras līnijas attēls objekta plaknē, kas iet caur asi, būs taisna, bet jebkuras citas līnijas attēls būs izliekts. Attēlā 3.6, un objekts ir parādīts taisnu līniju režģa veidā, kas ir paralēls asīm X Un plkst un atrodas vienādā attālumā viens no otra. Rīsi. 3.6. b ilustrē tā saukto mucas kropļojumi (E>0), un att. 3.6. V - adatas spilvena izkropļojumi (E<0 ).
Rīsi. 3.6.
Iepriekš tika teikts, ka no piecām Seidela aberācijām trīs (sfēriska, koma un astigmatisms) traucē attēla asumu. Pārējie divi (lauka izliekums un deformācija) maina tā pozīciju un formu. Kopumā nav iespējams izveidot sistēmu, kas būtu brīva gan no visām primārajām aberācijām, gan no augstākas pakāpes aberācijām; tāpēc mums vienmēr ir jāmeklē kāds piemērots kompromisa risinājums, kas ņem vērā to relatīvās vērtības. Dažos gadījumos Seidel aberācijas var ievērojami samazināt ar augstākas pakāpes aberācijām. Citos gadījumos ir nepieciešams pilnībā novērst dažas novirzes, lai gan parādās cita veida novirzes. Piemēram, teleskopos pilnībā jālikvidē koma, jo, ja tā būs, attēls būs asimetrisks un visi precīzie astronomiskie pozīcijas mērījumi būs bezjēdzīgi. . No otras puses, dažu lauka izliekumu klātbūtne un kropļojumi ir salīdzinoši nekaitīgi, jo tos var novērst, izmantojot atbilstošus aprēķinus.
optiskā aberācija hromatiskā astigmatisma kropļojums
Parasti to uzskata par staru kūli, kas izplūst no punkta uz objekta, kas atrodas uz optiskās ass. Tomēr sfēriskā aberācija rodas arī citiem staru kūļiem, kas izplūst no objekta punktiem, kas atrodas attālināti no optiskās ass, bet šādos gadījumos to uzskata par visa slīpā staru kūļa aberāciju neatņemamu sastāvdaļu. Turklāt, lai gan šo aberāciju sauc sfērisks, tas ir raksturīgs ne tikai sfēriskām virsmām.
Sfēriskās aberācijas rezultātā cilindrisks staru kūlis pēc lēcas (attēla telpā) refrakcijas iegūst nevis konusa, bet gan kādas piltuves formas figūru, kuras ārējā virsma, netālu no sašaurinājuma, sauc par kodīgu virsmu. Šajā gadījumā punkta attēlam ir diska forma ar nevienmērīgu apgaismojuma sadalījumu, un kodīgās līknes forma ļauj spriest par apgaismojuma sadalījuma raksturu. Kopumā izkliedes skaitlis sfēriskas aberācijas gadījumā ir koncentrisku apļu sistēma ar rādiusiem, kas ir proporcionāli ieejas (vai izejas) skolēna koordinātu trešajai pakāpei.
Aprēķinātās vērtības
Attālums δs" pa optisko asi starp nulles un galējo staru izzušanas punktiem sauc gareniskā sfēriskā aberācija.
Diametrs δ" Izkliedes apli (disku) nosaka pēc formulas
- 2h 1 - sistēmas cauruma diametrs;
- a"- attālums no sistēmas līdz attēla punktam;
- δs"- gareniskā aberācija.
Objektiem, kas atrodas bezgalībā
Kombinējot tik vienkāršas lēcas, var būtiski koriģēt sfērisko aberāciju.
Samazināšana un korekcija
Dažos gadījumos nelielu trešās kārtas sfērisko aberāciju var koriģēt, nedaudz defokusējot objektīvu. Šajā gadījumā attēla plakne pāriet uz t.s “Labākās uzstādīšanas plaknes”, kas parasti atrodas vidū, starp aksiālo un galējo staru krustpunktu un nesakrīt ar šaurāko plata staru kūļa staru krustpunktu (disks ar vismazāko izkliedi). Šī neatbilstība ir izskaidrojama ar gaismas enerģijas sadalījumu diskā ar vismazāko izkliedi, veidojot apgaismojuma maksimumus ne tikai centrā, bet arī malā. Tas ir, mēs varam teikt, ka “disks” ir spilgts gredzens ar centrālo punktu. Tāpēc optiskās sistēmas izšķirtspēja plaknē, kas sakrīt ar mazākās izkliedes disku, būs mazāka, neskatoties uz mazāko šķērssfēriskās aberācijas vērtību. Šīs metodes piemērotība ir atkarīga no sfēriskās aberācijas lieluma un apgaismojuma sadalījuma rakstura izkliedes diskā.
Stingri sakot, sfērisko aberāciju var pilnībā koriģēt tikai dažiem šauru zonu pāriem un turklāt tikai noteiktiem diviem konjugātiem punktiem. Tomēr praksē korekcija var būt diezgan apmierinoša pat divu lēcu sistēmām.
Parasti sfēriskā aberācija tiek novērsta vienai augstuma vērtībai h 0, kas atbilst sistēmas zīlītes malai. Šajā gadījumā augstākā atlikušās sfēriskās aberācijas vērtība ir sagaidāma augstumā h e nosaka pēc vienkāršas formulas
Atlikusī sfēriskā aberācija noved pie tā, ka punkta attēls nekad nekļūst par punktu. Tas paliks disks, lai gan tā izmērs ir daudz mazāks nekā nekoriģētas sfēriskās aberācijas gadījumā.
Lai samazinātu atlikušo sfērisko aberāciju, sistēmas skolēna malā bieži tiek izmantota aprēķinātā "pārmērīga korekcija", kas malas zonas sfēriskajai aberācijai piešķir pozitīvu vērtību ( δs"> 0). Tajā pašā laikā stari šķērso skolēnu augstumā h e, krustojas vēl tuvāk fokusa punktam, un malu stari, lai gan tie saplūst aiz fokusa punkta, nepārsniedz izkliedes diska robežas. Tādējādi izkliedētā diska izmērs samazinās un palielinās tā spilgtums. Tas ir, uzlabojas gan attēla detalizācija, gan kontrasts. Tomēr, ņemot vērā apgaismojuma sadalījuma īpatnības izkliedes diskā, objektīviem ar “pārlabotu” sfērisko aberāciju ārpus fokusa apgabala bieži ir “dubults” izplūdums.
Dažos gadījumos ir pieļaujama būtiska “atkārtota korekcija”. Piemēram, Carl Zeiss Jena agrīnajiem “Planars” bija pozitīva sfēriskās aberācijas vērtība ( δs"> 0), gan skolēna marginālajai, gan vidējai zonai. Šis risinājums nedaudz samazina kontrastu pie pilnas diafragmas, bet ievērojami palielina izšķirtspēju pie mazām diafragmas atvērumiem.
Piezīmes
Literatūra
- Begunovs B. N. Ģeometriskā optika, Maskavas Valsts universitātes izdevniecība, 1966.
- Volosovs D.S., Fotogrāfijas optika. M., “Iskusstvo”, 1971. gads.
- Zakaznovs N.P. et al., Optisko sistēmu teorija, M., “Mašīnbūve”, 1992.
- Landsbergs G. S. Optika. M., FIZMATLIT, 2003.
- Čurilovskis V. N. Optisko instrumentu teorija, Ļeņingrada, “Mašīnbūve”, 1966.
- Smits, Vorens Dž. Mūsdienu optiskā inženierija, McGraw-Hill, 2000.
Wikimedia fonds. 2010. gads.
Fiziskā enciklopēdija
Viens no optisko sistēmu aberāciju veidiem (sk. Optisko sistēmu aberācijas); izpaužas kā fokusu neatbilstība gaismas stariem, kas iet caur asimetrisku optisko sistēmu (objektīvs (sk. Objektīvs), Objektīvs) dažādos attālumos no ... Lielā padomju enciklopēdija
Attēla kropļojumi optiskajās sistēmās, ko izraisa tas, ka gaismas stari no punktveida avota, kas atrodas uz optiskās ass, netiek savākti vienā punktā, stariem šķērsojot sistēmas daļas, kas atrodas attālināti no ass. * * * Sfēriska…… enciklopēdiskā vārdnīca
sfēriskā aberācija- sferinė aberacija statusas T joma fizika atitikmenys: engl. sfēriskā aberācija vok. sphärische Aberration, f rus. sfēriskā aberācija, f pranc. aberration de spéricité, f; aberration sphérique, f … Fizikos terminų žodynas
SFERISKĀ ABERĀCIJA- Skatiet aberāciju, sfērisku... Vārdnīca psiholoģijā
sfēriskā aberācija- ko izraisa dažādu attālumu no sistēmas optiskās ass šķērsojošo gaismas staru fokusu neatbilstība, kas noved pie punkta attēla dažāda apgaismojuma apļa formā. Skatīt arī: Aberācijas hromatiskā aberācija ... Enciklopēdiskā metalurģijas vārdnīca
Viena no optisko sistēmu aberācijām, ko izraisa fokusu neatbilstība gaismas stariem, kas iet caur asimetrisku optisko lēcu. sistēma (objektīvs, objektīvs) dažādos attālumos no šīs sistēmas optiskās ass. Tas izpaužas tajā, ka tēls...... Lielā enciklopēdiskā politehniskā vārdnīca
Attēla kropļojumi optiskajā sistēmas, sakarā ar to, ka gaismas stari no punktveida avota, kas atrodas uz optiskā asis nesapulcējas vienā punktā ar stariem, kas iet cauri sistēmas daļām, kas ir attālinātas no ass... Dabaszinātnes. enciklopēdiskā vārdnīca
