Похибки оптичних систем

Основні аберації лінз (чи оптичних систем):

1) при широких пучках - сферичні аберації і дисторсія;

Кривизна поля полягає в тому, що фокуси паралельних променів, які падають на лінзу під значними кутами до головної вісі, не лежать у фокальній площині і зображення на плоскому екрані має різну чіткість у різних місцях.

Астигматизм виникає внаслідок неоднакового залом­лення променів, що проходять крізь лінзу в різних мери­діональних площинах. В оптичних приладах це спостері­гається у разі падіння променів на лінзу правильної сферичної форми під значними кутами до головної вісі. Астигматизм може спостерігатися також і при прямому падінні променів на лінзу, якщо остання має відхилення від правильної сферичної форми. Цей вид астигматизму зустрі­чається як один із недоліків оптичної системи ока. Частіше зустрічається астигматизм, при якому найбільша різниця в заломленні променів спостерігається у двох взаємно-перпендикулярних меридіональних площинах. Такий астиг­матизм називається правильним. Розглянемо його на при­кладі двоякоопуклої лінзи. Припустимо, що лінза із сферич­ною поверхнею має у вертикальній площині дещо меншу кривизну поверхні, ніж у горизонтальній (рис. 6.16). У цьому випадку з пучка променів, що падають паралельно головній вісі промені, що проходять крізь лінзу по вертикальному діаметру (наприклад, промені 2-2), після заломлення перетнуться у точці розташованій далі від оптичного центра лінзи, а промені, що проходять крізь лінзу по горизонтальному діаметру (наприклад, промені 1-1), - у точці. розташованій дещо ближче до нього.

На екрані що проходить через точку в якій перетнулися після лінзи промені 1-1, виникає світла вертикальна смуга внаслідок того, що промені 2-2 у цій площині ще не перетнулися.

На екрані розміщеному в точці в якій сходяться після лінзи промені 2-2, виникає світла горизонтальна смуга, оскільки промені 1-1 у цій площині вже розходяться після того, як вони перетнулися раніше у точці На екрані, розміщеному між площинами буде спостерігатися світла пляма круглої чи овальної форми. Така ж сама картина зустрічається при астигматизмі внаслідок похилого падіння променів на лінзу правильної геометричної форми. У цьому випадку також можна використовувати хід променів, що наведений нарис. 6.16.

Рис. 6.16. Хід променів у збиральній лінзі при астигматизмі.

Для виправлення астигматизму, особливо правильного, часто застосовуються лінзи, обмежені циліндричними поверхнями., Системи, які виправлені на астигматизм, називаються анастигматами.

Рис. 6.17. Хроматична аберація

Хроматична аберація зумовлена залежністю показни­ка заломлення від довжини хвилі, тобто від кольору світлової хвилі (явище диспер­сії). В результаті вини­кає спотворення, вна­слідок якого навіть для параксіальних променів немонохроматичний пучок має цілу сукупність фокусів вздовж відрізка головної оптичної вісі. Отже, точка на вісі зображується кружечком кольорових кілець, послідовність яких залежить від місця знаходження екрана (рис. 6.17). Для усунення даного типу аберацій використовуються сорти скла з різними показниками заломлення і різною дисперсією. Такі системи називаються ахроматичними.