Слюсарев Г.Г. - Расчет оптических систем (1975) (1060808), страница 67
Текст из файла (страница 67)
ния, т. е. полусумму кривизны нжбраження, получаеиого бес. конечно тонкими меридионзльными и сагпттальными пучками, изменяя астигматиэм системы, определяемый третьей звал«левой суммой Япо Различные номера гомалоз отличаются один от другого величиной астигматнческой разности чем позыве номер, тем больше абсолютная величина отрипательиой третьей суммы Зейделя. Присутствие такого астигматнзма, с одной стороны, иескслы«о уменьшает резкость изображения, но, с другой, увеличивает сред. нюю аривизиу поля гомала в сторону компенсации кривизны иэображения, даваемого объективом без гомала. !4аждый номер топала предназначен длн выпрямлеиия поля изображения определевной группм объективов; согласно указаниям фирмы гомал ! пригоден для объективов с фокусным расстоянием 10 — 25 мм; топал П вЂ” шш фонусиых расстояний 8-8 мм; гомы П1 — для фокусных расстояний окочо 4 -3 мм; для сильнейших иммерсиониых объективов предназначен гомал 10.
При расчете гомалов нужно заботиться об исправлении кро. матнческой разности увеличения объективов. У томилов фирмы «К. Цейсс» сферическая аберрация и кома не исправлены, что возможно прн наличия весьма малых отверстий пучков, выходящих нэ объективов. Применение гсмала с одним и тем же фокусньш расстояииеы для нескольких объективов с различными фокус. вымя расстояниями вызывает некоторые возражеяня; квэалссь бы 4И более ракиональным уменьшить фокусные расстояния гомалов во мере уменьшения фокусных расстояний обьективов, для которых они прсдаазначаютси.
При этом было бы легче удовтетворить условию Пецваля для всей системы. Цейссоза конструкция гомалов необычайно сложна, н насколько такая сложность оправдывается, трудно сказать иа основании одного трнгоиомегриче- Р . Н.26 Ркс. Н.27 ского ноитроля. В области отрицательных окуляров к микроскопам остаегся еще большое поле лля последования; при этом недо думать, что одних теоретических расчетов иедоттаточио— необходимо широкое экспериментирование с изгспонлениыми сбразпамп в условиях нормальной эксплуатации прибора.
В качестве примеров приводим схемы гомалов 1 и П! (рпс. Ч.2б, Ч.27) н нх конструктивные элементы (табл. Ч,! 1, Ч.12). Т бл иа НЛ2 Ксаетрг» е ме мамии имэле И! Табл к НЛ! Кмм ртэ эимэ и ю ! Другие встречающиеся типы окуляров — демонстрационные, отсчетиые и т. д, — нинаких особенностей с точки зрении расчета не представляют, н потому здесь не будут рассматриваться.
2T 412 з. Знзешза зйанвантз йнзнвззза В отлвчие от большинства оптических свезем, в чашмосги от фотографических сбьективов, от многих телескопических систем, ряд характерных величия, отвосящихся к размерам миэроскооа, сшюартээяровапы. К этим характерным величинам отиосятся: оптическая длина тубуса Ь, т. е, расстояние от задиего фокуса объектива Р, 'до передпего фокуса окуляра РМ механическая ялика тубуса,т. е, расстояние от опоркой плоскости оправы объектива до края верхиего тубуса.
. Линзы микроскопа располагюотся иепремеиио так, чтобы при определеияой для давиой системы длиие ыехаиическото тубуса оптическая длила тубуса Ь имела определеииое значение; зта величииа всегда доаольио близка к мехаиической длиие тубуса. При соблюдеиии указавиых условий остается достаточно постояпвым расстояние меэщу обьектом и фокальиой плосхошью оиуляра |это удобио для ваблюдателя); оио приблизительно на 20 мм болыпе, чем величипа Ь. Механическая длииа тубуса выбирается каждой фирмой из конструктивных соображений и выдерживаетсв одинаковой в больших группах микроскопов. В СССР стаидартизоваиы длины тубуса: 160 и 190 ьвк зарубежные фирмы выпускюот приборы с длииой тубуса ПО и 210 мм и др. Кроме того, ряд объективов рассчитывается для бесконечно большого расс|ояиия до изображеиия.
З. ЩШН ЩНШН ВЗМЛЗВЗНВ, ЗННПИЗ ЗВНШЗЗЗПВ йВЗИВШВИ В отлпчйе от луп, используемых обычио для предварительного, общею зиакомства с подлежшцим взученшо предметом и иахохщеиия интересных цодробяостей, от сложного микроскопа требуется ыаксимальво достижимое качест|ю изображения, по крайней мере, в некоторой ограиичеииой,цеитральиой части полн зреввя. У объективов типа плаиахршеат я плаиапохромат требования в центре поля такне же, как для ахроматов и апохрсматов, ио раси острапяются иа большие лииейиые поля зрения.
аибаеее полисе представление о качестве изображеиия дает частотно-коитрастиая характеришика, причем обязательна поликроматическая, так как только с ге помощью можно сравнить достониства апохромэтов с ахроматами. При первых попытках рассчитать объективы микроскопов в ГОЙ в двадпатых годах нашего столетия было обращеио внимание иа необычио большие значения продольиык н поперечных аберраций в объективах средппк увеличений, несмотря иа тщательный подбор коиструктивиых элементов и сортов стекла. Поперечиые аберрации оказались намного больше, чем в фотографических объективах хорошеп| качесша. Как показал Б.
Г. Яхонтов, оценка качества изображения объектива микроскопов по размерам геометрического кружка рассеяния теряет цчнсл из-за весьма малой апертуры выходящего пучка. Дейсгвятельио, у объективов со средней апертурой синус краймего луча с осью яе Ззо превышает 0,016, что соответствует диаметру центрального днфракциоинога кружна: 27 = 2 0,61 в„, = 0,06 мм; таким абх рюам, бесполезна стремиться к уменьшению кружков рассеяния ниже дифракциоиного предела. Другиии словами, при расчете микроскопов следует обращать внющние не иа продольные и поперечные аберрации, а иа волновые, тан кан паследяне, цредсгавляющие разность хода лучей н отступления волновой поверхности от идеальной, дают значительно более точную оценку качества изображения.
Согласно критерию Рэлея, можно допуь стнть волновую аберрацию до †; прн этом падение контраста 4 для частот, равных половике предельной, ве прсмышает Вбей. Однако в современных объективах микроскопа, как видно иэ приведенных выше сводок результатов расчета, удается получить значительна лучшие результаты: волновые аберрации для основного цвета ие превышают нескольних сотых длины валим. Портят картину «расиме и синие лучи, у которых эта зберрация достигает нескольнлхдесятмх для ахраматав; в апохроматах залповые аберрации для всего видимого спектра ие превышают 0,06-0,07К что следует считать превосхадпсш рюультатом. При таких волновых аберрациак нет смысла вычислять ЧКХ: она в пределах 1 — 2% ие отличается от ЧКХ вденльной системы с такой же численной апертурой.
Для зеркально-лаизовмх абьективав следует прннннать во внимание наличие цеатральвого вияьетировавня, кроме того, залповые аберрации этих объективов больше, чем в линзовых, и дасгигшю 0,1 -О,З. — контраст может пострадать в результате юих двук причин на 6 -!ОИ, что впрочем мала ощутима. Однако влияние бликов может оназаться эиачительиьш. Если бм.не погрешности изготовления и сборки, было бы невозможно изображение отличить от идеального.
К аожалеиию, на качество изображения могут повлиять н другие явления! наличие рассеянного света !блики), неправильная система освещения и т. д, Все явления, попдающиеся вычислению, должны бить учтены, например положение бликов и нх влияние на фои, окружающий изображение. Олюонлаевроврр» 1. АЮреее Л Н, Гр бенеее ц В. И мерснаю е плееюохрсмвнческне сбюкт эм мвсрссвве.— Труди ГОИ, 1970, т. ХХХУН, енп, 167, с.
Я7-2ЦГ. 2. Грвветнн А. Ц. шкварке дтф)мрсннныснмс сэсасвс епкэкетнческнх се рмнм!еа н нсввьтсн нне еткк сеовстэ ле» венке егеррапнв вюннк н- РНЛК Э.— Гэгди ГОЗЬ, 1970, . ХХХУП, Н В. 167, С. 63-02. а. Мнеровеэ». Л., М в «ю1менм . 19И, БН с. Антс Г. Е. Опюрюн, В. А. Пеюе, Н. И. Пс нвм, Л.
А. Оел 4. 06 еетеметнэаяю р сч е сзс ктн н» р скопа.— «тргвм ГОИь 1970, т. ХХХУП, аьв. 167. с. 4З-47. Аетс Л. Н. А эрсен, С. В. Грмб наел, Л, Н. Ргннчвэ,й.Л. Гн рнв мв,п. О. Х в . Б. Цемюрсэ 1; Г. Лепим расчс п мс *с с м. Лч Мемннютрсен Юбз, 670 с. Б. Юшйвб И„цба!сг А 29. 1. %1 МВ И РЮ, 1Ы2, Вб 39. Гааза Р( яяяяуя)яяьяыя яяяуя)аы и Ваыивие ивиатив зиуцтиен ВМЕЗВне иттввз Яввгвааа труааа. Яривсть Рассмотрим пучои лучей, окружающих центральный (главный) луч, пронизывающий две бесконечно малые пложддкн ДВ«н ббз (рис. Ч1.1), находящиеся друг от друга иа расстоянии г. Пред- положим сначвва длн нрсстоты, что ДВ» н ббз расположены перпендикулярно главному лучу.
Можно считать, что в этом бесконечно узком пучке «плотность» лучей везде одияаиова и измеряется некоторым числом В. Число лучей Д»Ф пучка пропор- ционально илжцадке д8« я телесному углу †„, пад которым лв, площадка ббз видна нз центра ОВо т. е, б«Ф — '* В. Лэ, «5, В более общем случае, когда нормали к площадкам ДВ, и НВ, обравукк углы О, н О, с направлением главного яуча, можне написать «1 Лнз Ы сыа,с«зв, (Ч1.1) Формулу (Ч1.1) следует понимать так. Дифференциал РФ, т, е., образно выражансь, число лучей, содержащихся в свето. вой трубне, ограниченной элементариммн площадками ИВ«и ИВ», измеряет мощность светового потока в рассматриваемый момент времени. Эта мощность пропорциональна козффици. Лз, «5, ситу  — яркости пучка — н выражению — ',, ' соз О, соз Ом которое имеет следующее геометрическое толкование; зта— произведение площадки бб«, стоящей перпендикулярно пучку, и телесного угла пучка лучей, исходящих из этой площадки.
Если помножить выражение — ', ' с«м О, с«м Оз на л', то оно Лв, «5, представлнет собой квадрат ияварианта Лагранжа — Гечьмгольца л1м. Мы видим, что инвариант Лагранжа — Гельмюльца, возведенный в квадрат и разделенный иа в', эквивалентен «юометрнчесной» мощности пучка, т. е. мощности при яркости, равной единице. Освещенносп ДЕ, вызываемая этим элемевтэрным пучком на ЮФ Ваз,созе, сзв С другой стороны, можно записать РФ-Вббг й, жй-,— "-б!ВО, где бΠ— телесный угол, охватывающвй лучи, нзлучаемые источником. Иначе говоря, М =- -~у- илн сила снега есть стиощеняе пю потока я телесному углу, в иотором излучает исючннк.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
