Achromatická čočka

Achromatická čočka , achromatická čočka  - čočka , u které je chromatická aberace korigována na světelné paprsky dvou různých vlnových délek a částečně sférická aberace [1] . Optické systémy s korekcí na tři a více barev (vlnových délek) se nazývají apochromáty . S úplnější geometrickou korekcí - aplanats .

V nejjednodušším případě se jedná o dublet slepený ze dvou čoček , z nichž jedna je kladná a druhá záporná. V takových případech se používají čočky vyrobené z optických skel s různou disperzí . Optické lepidlo se používá k lepení čoček (například kanadský balzám , jedlový balzám nebo balzám). Lepení čoček samo o sobě nijak neovlivňuje achromatické vlastnosti, umožňuje však snížit odraz světla od povrchů čoček, snížit požadavky na přesnost výroby lepených povrchů a usnadnit následnou instalaci. Čočky relativně velkých rozměrů (s průměrem větším než 10 cm) se zpravidla nelepí, protože kvůli rozdílu v koeficientech tepelné roztažnosti pozitivních a negativních čoček se zvětšováním jejich velikosti pravděpodobnost porušení celistvosti lepení, ke kterému dochází při změně okolní teploty.

Nástup achromatických čoček

Isaac Newton se také pokusil opravit chromatickou aberaci , který stanovil příčinu rozmazání obrazu v optických systémech té doby . V důsledku chyby během experimentů, zejména v důsledku použití cukru olovnatého (octan olovnatý ) [2] :25 , však Newton dospěl k závěru, že tento nežádoucí účinek v čočkovém systému nelze odstranit. . Newtonův názor byl směrodatný a dlouho se ho nikdo nepokusil zpochybnit. Až v roce 1733 Chester Hall navrhl metodu korekce chromatické aberace pomocí dvou typů skla. Velká práce na vytvoření achromatických čoček začala poté, co Leonard Euler v roce 1747 navrhl myšlenku možnosti korekce chromatické aberace . Jednu z prvních sad achromatických struktur pro dalekohledy vyrobili John Dollond a Peter Dollond v letech 1758-1761 .  [3]

Designové prvky

Achromatické čočky jsou vyrobeny z různých typů optického skla z hlediska rozptylu světla. Pozitivní je vyrobeno ze skla s větším (obvykle korunka ) a negativní je vyrobeno ze skla s nižším průměrným rozptylovým koeficientem (obvykle pazourek ). V historii byly experimenty s těžšími skly obsahujícími až 30 % hmotnosti thoria. Tyto čočky se vyráběly od 40. do 70. let 20. století. [čtyři]

Přitom není zásadní rozdíl v tom, v jakém pořadí budou čočky - jsou možné kombinace, kdy je rozptylka ( pazourek ) "před" sběrná ( korunka ). Tuto možnost navrhl Thomas Grubb v roce 1857. Možné jsou také kombinace tří čoček. Například achromát Petera Dollonda, kde je mezi dvě kladné korunkové čočky uzavřena negativní pazourková čočka.

V obecném případě jsou čočky voleny tak, že pro libovolné dvě vlnové délky viditelného světla je poziční chromatismus zcela eliminován a pro zbytek je poziční chromatismus výrazně eliminován .

Pro obecný případ bude podmínkou achromatizace dvoučočkového objektivu (nebo součásti) rovnost poměrů optických mohutností a disperzních koeficientů jednotlivých čoček:

,

kde

Volba vlnových délek, které mají být achromatizovány, je určena účelem objektivu. Takže u systémů vizuálního pozorování jsou červené paprsky C (λ=656,3 nm ) a modré F (λ=486,1 nm) „propojeny“. Jedná se o tzv. „vizuální“ korekci.

"Fotovizuální" korekce se používá u objektivů pro fotografování s vizuálním zaostřováním ("stará" fotografie a některé astronomické objektivy), "spojující" žluté D (λ= 589,3 nm) a modré G' (λ=434,1 nm) paprsky.

Moderní fotografické čočky mají tendenci achromatizovat z modré (G') do červené (C) oblasti spektra .

Korekce ostatních aberací je také způsobena použitím achromátu. Takže u optických systémů, které nevyžadují velká zorná pole (zaměřovací dalekohledy na objektivy , refrakční dalekohledy , dalekohledy , optické zaměřovače atd.), se zpravidla koriguje sférická aberace a koma .

"Nové" ("anomální") achromáty

Kolem 70. let 19. století se díky práci Ernsta Abbeho a Otto Schotta objevila optická skla korunkového typu s vysokým indexem lomu .

To vedlo k vytvoření takzvaných „nových“ (nebo „anomálních“) achromátů. V takovém "novém" ("anomálním") achromátu je index lomu korunového skla vyšší než u pazourkového skla. Zatímco ten „starý“ (nebo „normální“) má naopak vyšší index lomu pazourku než korunka. To umožnilo snížit strmost povrchových poloměrů „nových“ achromátů ve srovnání se „starými“ (při stejné optické mohutnosti ), což zase značně usnadnilo korekci sférické aberace.

Navíc pro anomální achromáty má Petzvalův součet, který charakterizuje zakřivení obrazového pole , nižší hodnoty . Tato vlastnost „nových achromátů“ se ukázala být natolik užitečnou pro výpočet optických systémů širokých zorných polí (například fotografických čoček), že prakticky určila rozsah jejich použití (pouze pro korekci astigmatismu a/nebo zakřivení zorného pole). obrazové pole). Výsledkem je, že většina „nových achromátů“ zcela ztratila své achromatické vlastnosti, i když se nadále nazývají „achromáty“ (zejména v anglické odborné literatuře). Například takový „achromát“, který nemá achromatické vlastnosti, je zadní čočka objektivů Tessar .

Objektiv "Krajina" ("krajina")

V roce 1839 navrhl francouzský optik Charles Chevalier achromatický meniskus jako fotografickou čočku.

Tato čočka, která má stejné rozložení jako monokl Wollaston , měla dostatečně korigovaný astigmatismus a relativně ploché obrazové pole. Nízký světelný poměr (F : 15), daný nízkou světelnou citlivostí tehdejších fotografických materiálů, však omezoval záběr takového objektivu výhradně na krajinářskou fotografii. To je důvod pro jeho název jako "krajinný objektiv" ( lentille à paysage ).

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Fotokinotechnika, 1981 , s. třicet.
  2. ↑ Lebeděv Yu.A. Druhý vítr maratónského běžce (o vedení). - M . : Metalurgie, 1990. - 144 s. — ISBN 5-229-00435-5 .
  3. ↑ Gurikov V.A. První achromatické dalekohledy // Země a vesmír . - 1980. - č. 4 . - S. 68-71 .
  4. ↑ [1] Archivováno 12. října 2017 na Wayback Machine Radioactive Lenses

Literatura

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie