Ландсберг Г.С. - Оптика (1070727), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Остающаяся в апохроматах хроматическая разность увеличений устраняется в микроскопе путем применения специальных окуляров (компенсационные окуляры). Из изложенного ясно, что устранение многочисленных аберрац1лй возможно лишь путем устройства специально рассчитанных сложных оптических систем, Однако одновременное исправление всех недостатков может оказаться крайне сложной и даже неразрешимой зада; чей.
Поэтому нередко идут на компром1лсс, рассчитывая оптику, пред- 291 1'л. х1у. Оптические 1п1с гнуме1ггы назна1еннук1 для определенной цели. !1ри этом устраняют те недостатки, которые особенно опасны для поставленной задачи, и мирятся с неполным устранением других. Так, для объективов астрономических труб, где источником служат точки, расположенные вблизи оси, важно соблюдение условий синусов и устранение сферической и хроматической аберраций для точек в центре поля; для микрообъективов и фотооб ьективов, предназначенных для фотографирования широкого поля зрения, необходимо, кроме соблюдения условия синусов, устранение аберраций, искажающих поле (дисторсия, искривление поля и т.д.), а также хроматической аберрации. Объективы, предназначенные для наблюдения объектов малой яркости, должны иметь возможно большее относительное отверстие, и это вынуждает мириться с некоторыми аберрациями, неизбежными при работе с очень широкими пучками.
Исправление хроматизма в приборах, предназначенных для визуальных наблюдений и для фотографии, рассчитано на разные спектральные области применительно к тому обстоятельству, что максимум чувствительности глаза лежит в желто-зеленой части спектра, а чувствительность фотопластинок обычно сдвинута в более коротковолновую область. Объектив коллиматора спектрального аппарата должен быть очень хороню исправлен на хроматическую аберрацию, тогда как объектив камеры может быть совсем не ахроматизован. но в нем весьма, вредны астигматизм наклонных пучков и кома; впрочем обычно оптика спектрографа рассчитывается как целое, так что недостаток одной ее части в большей или меньшей степени компенсируется за счет другой части.
Глава Х1У ОПТИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ 5 87. Роль диафрагм Реальные оптические системы дают удовлетворительное изображение только при известном ограничении ширины действующих пучков лучей. Но даже и для идеальных систем, которые могли бы давать правильные изображения штоского предмета при любом угле раскрытия пучков, их ограничение имеет существенное значение. Любая оптическая система — глаз вооруженный и невооруженный, фотографический аппарат, проекционный аппарат — в конечном счете рисует изображение практически на плоскости (экран, фотопластинка, сетчатка глаза); объекты же в болыпинстве случаев трех- мерны.
Однако даже идеальная система, не будучи ограниченной, не давала бы изображений трехмерного объекта на плоскости. Действительно, отчельные точки трехмерного обьекта находятся на различных расстояниях от оптической системы, и им соответствуют различные сопряженные плоскости. Светящаяся точка О (рис.
14.1) дает резкое изображение О' в плоскости ЛХМ, сопряженной с ЕЕ. Но точ- 10* 292 ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА ки А и В дак>т резкие изображения в А' и В', а в плоскости ММ проецируются светлыми кружками, размер которых зависит от ограничения ширины пучков. Если бы система не была ничем ограничена, то пучки от А и В освещали бы плоскость ММ равномерно, т.е. не полу тилось бы никакого изображения предмета, а лишь изображение отдельных точек его, лежащих в плоскости ЕЕ. Чем уже пучки, тем отчетливее изображение пространственного предмета на плоскости. Точнее, на плоскости изображается не сам пространственный предмет, а та плоскал картинна, которая является Рис. 14.1.
Влияние диафрагмы на глубину резкого изображения проекцией предмета на некоторую плоскость ЕЕ (плоскость установки), сопряженную относительно системы с плоскостью изображения ММ. Центром проекции служит одна из точек системы (центр входного зра ~ка оптического инструмента). 88. Апертурная диафрагма, входной и выходной зрачки Таким образом, наличие ограничивающих диафрагм, роль которых может играть край (оправа) линзы, существенно для всякого оптического инструмента: от величины и положения диафрагм зависят отчетливость изображения, правильность рисунка и светосила инструмента.
Ограничение пучков в оптических системах, вообще говоря, различно для лучей, идущих от разных точек предмета. Рассмотрим сначала ограничение пучков от осевых точек предмета. Диафрагма, которая ограничивает пучок действующих лучей, исходящих из точки объекта, расположенной па оси системы, носит название апертурной диафрагмы. Как уже указывалось, ее роль может выполнять оправа какой-либо линзы или специальная диафрагма ВВ, если зта диафрагма сильнее ограничивает пучки света, чем оправы линз (рис.
14.2). Апертурная диафрагма ВВ нередко располагается между отдельными компонентами (линзами) сложной оптической системы, но ее можно поместить и перед системой или после нее. Если ВВ действительная апертурная диафрагма (см. рис. 14.2), а В101 и ВяВ2 ее изображения в передней и задней частях систе- 1'Л. Х1У.
О11ТИЧЕСКИЕ ИНСТВУМЕ1ГГЫ мы, то все лучи, прошедшие через ВВ, пройдут через В1В1 и „ и наоборот, т.е. любая из диафрагм ВВ, В1В1, В~В~ ограничивает Рис. 14.2. Ограничение пучков от осевых точек предмета: В — апертурная диафрагма, В1 Вг — входной зрачок, В2В2 — выходной зрачок системы активные пучки. Действительно, луч, прошедший через край В1, обязательно пройдет через соответствующий край В, ибо эти точки сопряжены.
Входнь~м зрачком называется то из действительных отверстий или их изображений, которое сильнее всего ограничивает входящий пучок, т.е. видно под наименьшим углом из точки пересечения оптической оси с плоскостью предмета.. Выгодным зрачком называется отверстие или его изображение, ограничивающее выходящий из системы пучок. Очевидно, входной и выходной зрачки являются сопряженными по отношению ко всей системе. Роль входного зра1ка может играть то или иное отверстие (оправа оптики, специальная диафрагма) или его изображение (действительное или мнимое). Н некоторых важных случаях изображаемый предмет есть освещенное отверстие (например, щель спектрографа), причем освещение обеспечивается непосредственно источником света, расположенным недалеко от отверстия, или при помощи вспомогательного конденсора. В ~а~о~ случае в за~~с~~ос~~ от рас~о~оже~~~ роль входного зрачка может играть граница источника (рис.
14.3) или его изображения (рис. 14.4), или граница конденсора (рис. 14.5) и т.д. Если апертурная диафрагма лежит перед системой, то она совпадает со входным зрачком, а выходным зрачком явится ее изображение в зтой системе (рис. 14.5). Если она лежит сзади системы, то она совпадает с выходным зрачком, а входным зрачком явится ее изображение в системе. Если апертурная диафрагма В.В лежит внутри системы (см. рис.
14.2), то ее изображение В1В1 в передней части системы служит входным зрачком, а изображение В2В2 в задней части системы — выходным. Угол, под которым виден радиус входного зрачка из точки пересечения оси с плоскостью предмета, называется 294 ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА бб Ц Б Рис.
14.3. Граница источника света играет роль входного зрачка системы О Я о Й бб Рис. 14.4. Граница изображения источника света играет роль входного и вьгходного зрачков системы О бб' 'Д д бй м о Рис, 14.5. Граница конденсорной линзы играет роль входного зрачка си- стемы бб ) и о о Ж ~ о Я бб Нб~~ 5 Ио. И д й о б о о„ 'б Ю ОЕ М ~~ го д Я бЭ Й о ж м бЭ И о бб о, д бО бб о м Е бб 2 бб о бб о,м М о:д ~~о о Ю бб о бт обб м Я о д Я О1 Р| 295 1'Л. Х1У. ОПТИЧЕСКИЕ ИНС1РУМЕН'ГЫ «апертурным угломер, а угол, под которым виден радиус выходного зрачка из точки пересечения оси с плоскостью изображения, есть угол проекции или выходной апертурный угол. ~ 89. Диафрагма поля зрения.
Люки Апертурная диафрагма, а следовательно, и выходной и входной зрачки определяют ширину 1отверстие) активных пучков, т.е. влияют на резкость изображения и светосилу инструмента. Однако не от всякой точки предмета лучи, прошедшие через входной зрачок, пройдут через оптическую систему и, следовательно, изобразятся ею.
Действительно, пучок от точки М (рис. 14.6) целиком минует переднюю Рис. 14.6. Ограничение пучков лучей от внеосевых точек предмета линзу системы, и точка М не будет ею изображена. Пучок от точки Х частично пройдет через систему и даст изображение, но освещенность его будет уменьшена, ибо часть пучка задержится оправой линзы Ь1 ~еиньетирование). От точки же Я через систему пройдет пучок такой же ширины, как и от осевой точки О. В рассмотренном случае поле зрения системы было ограничено оправой передней линзы Ь1, в других случаях ограничение поля зрения создается другими частями системы или специальной диафрагмой полл зрения. Поле зрения определится контуром передней линзы или контуром изображения какой-либо из диафрагм в зависимости от того, какой из них виден из центра входного зрачка под наименьшим углом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
