Akromatisk lins

Akromatisk lins , akromat - en lins där kromatisk aberration korrigeras för ljusstrålar av två olika våglängder och delvis sfärisk aberration [1] . Optiska system med korrigering för tre eller fler färger (våglängder) kallas apochromater . Med en mer komplett geometrisk korrigering - aplanater .

I det enklaste fallet är det en dubblett limmad samman av två linser , varav den ena är positiv och den andra är negativ. I sådana fall används linser gjorda av optiska glasögon med olika dispersioner . Optiskt lim används för att limma linser (till exempel kanadensisk balsam , granbalsam eller balsam). Limning av linser i sig påverkar inte de akromatiska egenskaperna på något sätt, men det gör det möjligt att minska reflektionen av ljus från linsernas ytor, minska kraven på noggrannhet vid tillverkning av de limmade ytorna och underlätta efterföljande installation. Linser av relativt stora storlekar (med en diameter på mer än 10 cm), som regel limmas inte, eftersom på grund av skillnaden i termiska expansionskoefficienter för de positiva och negativa linserna, med en ökning av deras storlek, sannolikheten av en kränkning av limningens integritet som uppstår när omgivningstemperaturen ändras.

Tillkomsten av akromatiska linser

Isaac Newton försökte också korrigera kromatisk aberration , som fastställde orsaken till bildoskärpa i den tidens optiska system . Men som ett resultat av ett fel under experimenten, i synnerhet på grund av användningen av blysocker ( blyacetat ) [2] :25 , kom Newton till slutsatsen att det var omöjligt att ta bort denna oönskade effekt i linssystemet . Newtons åsikt var auktoritativ, och under lång tid försökte ingen utmana den. Det var inte förrän 1733 som Chester Hall föreslog en metod för att korrigera kromatisk aberration med två typer av glas. Stort arbete med att skapa akromatiska linser började efter idén om möjligheten att korrigera kromatisk aberration föreslogs av Leonard Euler 1747. En av de första akromatiska strukturerna för teleskop gjordes av John Dollond och Peter Dollond 1758-1761 . [3]

Designfunktioner

Achromat-linser är gjorda av olika typer av optiskt glas när det gäller ljusspridning. Den positiva är gjord av glas med en större (vanligtvis krona ), och den negativa är gjord av glas med en lägre genomsnittlig spridningskoefficient (vanligtvis flinta ). Det har gjorts experiment i historien med tyngre glas som innehåller upp till 30% av massan av torium. Dessa linser tillverkades från 1940-talet till 1970-talet. [fyra]

Samtidigt är det ingen grundläggande skillnad i vilken ordning linserna kommer att vara - kombinationer är möjliga när spridningen ( flinta ) ligger "före" insamlingen ( kronan ). Detta alternativ föreslogs av Thomas Grubb 1857. Tre-linskombinationer är också möjliga. Till exempel Peter Dollonds achromat, där en negativ flintlins är innesluten mellan två positiva kronlinser.

I det allmänna fallet väljs linser så att för två våglängder av synligt ljus elimineras positionskromatismen helt och för resten elimineras positionskromatismen avsevärt .

För det allmänna fallet kommer villkoret för akromatisering av ett tvålinsobjektiv (eller komponent) att vara likheten mellan förhållandena mellan optiska styrkor och dispersionskoefficienter för individuella linser:

${\frac {\Phi '}{\Phi ''}}={\frac {\nu _{\lambda }'}{\nu _{\lambda }''}}$ ,

var

$\Phi$ - optisk effekt i dioptrier,
${\displaystyle \nu _{\lambda ))$ — Spridningskoefficient ( Abbe-nummer ).

Valet av våglängder som ska akromatiseras bestäms av syftet med målet. Så för visuella observationssystem är röda C (λ=656,3 nm ) och blå F (λ=486,1 nm) strålar "anslutna". Detta är den så kallade "visuella" korrigeringen.

"Fotovisuell" korrigering används i linser för fotografering med visuell fokusering ("gammalt" foto och vissa astronomiska linser), "anslutande" gula D (λ= 589,3 nm) och blå G' (λ=434,1 nm) strålar.

Moderna fotografiska linser tenderar att akromatisera från det blå (G') till det röda (C) området av spektrumet .

Korrigering av andra avvikelser beror också på användningen av akromat. Så, för optiska system som inte kräver stora synfält (objekt som upptäcker kikaren, brytande teleskop , kikare , optiska sikten etc.), korrigeras som regel sfärisk aberration och koma .

"Nya" ("anomala") achromater

Runt 70-talet av 1800-talet, tack vare Ernst Abbe och Otto Schotts arbete, uppträdde optiska glasögon av krontyp med ett högt brytningsindex .

Detta ledde till skapandet av så kallade "nya" (eller "anomala") akromater. I en sådan "ny" ("anomal") akromat är brytningsindexet för kronglas högre än det för flintglas. Medan den "gamla" (eller "normala") tvärtom har ett högre brytningsindex för flintan än kronan. Detta gjorde det möjligt att minska brantheten hos ytradierna hos de "nya" akromaterna jämfört med de "gamla" (med samma optiska effekt ), vilket i sin tur avsevärt underlättade korrigeringen av sfärisk aberration.

Dessutom, för anomala akromater, har Petzval-summan, som kännetecknar bildfältets krökning , lägre värden . Denna egenskap hos de "nya akromaterna" visade sig vara så användbar för att beräkna optiska system med vida synfält (till exempel fotografiska linser) att det praktiskt taget avgjorde omfattningen av deras tillämpning (endast för att korrigera astigmatism och/eller krökning av bildfält). Som ett resultat har de flesta av de "nya akromaterna" helt förlorat sina akromatiska egenskaper, även om de fortsätter att kallas "akromater" (särskilt i den engelskspråkiga specialiserade litteraturen). Till exempel är en sådan "achromat" som inte har akromatiska egenskaper den bakre linsen på Tessar- objektiv .

"Landskap" ("landskap") lins

År 1839 föreslogs den akromatiska menisken av den franske optikern Charles Chevalier som en fotografisk lins.

Med samma layout som Wollaston -monoklen hade detta objektiv tillräckligt korrigerat astigmatism och ett relativt platt bildfält. Det låga bländarförhållandet (F : 15), med tanke på den låga ljuskänsligheten hos fotografiska material på den tiden, begränsade dock omfattningen av ett sådant objektiv enbart till landskapsfotografering. Detta är anledningen till dess namn som "landskapslins" ( lentille à paysage ).

Se även

Anteckningar

↑ Photokinotechnics, 1981 , sid. trettio.
↑ Lebedev Yu.A. Maratonlöparens andra vind (om ledning). - M . : Metallurgi, 1990. - 144 sid. — ISBN 5-229-00435-5 .
↑ Gurikov V.A. De första akromatiska teleskopen // Jorden och universum . - 1980. - Nr 4 . - S. 68-71 .
↑ [1] Arkiverad 12 oktober 2017 på Wayback Machine Radioactive Lenses

Litteratur

E. A. Iofis . Fotografisk teknik / I. Yu. Shebalin. - M.,: "Sovjetisk uppslagsverk", 1981. - S. 30 . — 447 sid.

D. S. Volosov . Fotografisk optik. - 2:a uppl. - M.,: "Konst", 1978. - S. 154-159. — 543 sid.

Slyusarev GG Beräkning av optiska system. L., "Engineering", 1975.

R. Kingslake. A History of Photographic Lens, Academy Press, 1989

Yashtold-Govorko V.A. Fotografering och bearbetning. Fotografering, formler, termer, recept. Ed. 4:a, förkortning. M., "Konst", 1977.

Länkar

Achromatic // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 volymer (82 volymer och ytterligare 4). - St Petersburg. 1890-1907.

Ordböcker och uppslagsverk	Stor norsk Brockhaus och Efron