Tudományos hálózat geometriai optika
Tudományos és oktató szerver "Optika".
ITMO, Szentpétervár.
Az optikai rendszer olyan tükröző és refrakáló felületek gyűjteménye, amelyek optikailag homogén médiumokat különítenek el egymástól. Ezek a felületek általában gömbölyűek vagy laposak.
Ha az összes felület központjai ugyanazon az egyenes vonal mentén fekszenek, akkor az optikai rendszert centrálisnak nevezik. Annak érdekében, hogy a központosított rendszer ideális optikai rendszer legyen, csak a kis optikai tengelyre néző sugarakra kell korlátozódnia. Az ilyen sugarakat paraxiálisnak nevezik. Az ideális optikai rendszerek elméletét Gauss (1841) dolgozza ki.
Valódi optikai rendszerben mindig vannak pontatlanságok, amelyek megkülönböztetik az ideális rendszertől. Az aberrációk elhomályosítják az objektumok képét, színt hoznak létre, károsítják az optikai rendszerek felbontóképességét.
Valódi optikai rendszer alapvető hibái:
A gömb alakú hiba olyan hiba, amely a rendszer optikai tengelyén fekvő pontok megjelenítésekor jelenik meg. A lencse szélein áthaladó sugarak sokkal erősebben törnek, mint az optikai tengely közelében. A megvilágítás újraelosztása a pont képében: a hely közepén éles maximális és a megvilágítás gyors csökkenése a középponttól távol.
A kóma az optikai tengelyen kívül eső objektum pontjából érkező sugarak széles sugarának axiális szimmetriájából ered. A szétszórt folt kis méretű, világos kör alakú, fokozatosan bővülő farokkal. Az aberráció jeleitől függően a farok a rendszer optikai tengelye felé vagy az ellenkező irányba irányulhat. A megvilágítás eloszlása a szórásmintában aszimmetrikus - az összes energia 60 fokos szögben koncentrálódik, és gyorsan csökken a szög csúcsától.
A mező asztigmatizmusa és görbülete. Ez a két rendellenesség gyakran kísérik egymást. A képsíkban elért objektum tengely mentén elhelyezkedő kép egy ellipszis, amely egy paraxiális képen (a csak paraxiális sugarak által létrehozott képen) helyezik a középpontba. Három olyan pozíció van a képernyőn, amelyen a szétszóródás szélsőséges alakot feltételez. Az 1 síkban, amelyben a meridián sugarak fókusza található. a szórási mintázat egy egyenes vonalszakaszra degenerálódik, amely merőleges a meridián síkra. A síkban 2, amely a sagittális sugarak középpontjában áll. Az ábra egy egyenes szegmens is, de a meridián síkban helyezkedik el. Végül egy 3 síkban, amely körülbelül az 1. és 2. sík között középen helyezkedik el, a szétszóródás egy kör. Az objektumnak az optikai tengelyre merőlegesen elhelyezkedő képe élesnek, de görbült felületen helyezkedik el.
A torzítás olyan rendellenesség, amely torzítja az objektum képét, és élesen hagyja. Az optikai tengelytől közelő pont képét nagyon kis mértékben eltéríti az ideális pozíciójától, és az objektum távolabbi optikai tengelyének képét az ideális pozíciótól eltoljuk, annál távolabb van a tengelytől. A torzítás lehet párnázott vagy hordó alakú.
A kromatikus aberráció hiba annak a ténynek köszönhetően, hogy a különböző hullámhosszú fényeket különböző módon visszaverik (a fény diszperzió jelensége).
Az optikai eszközök tervezésénél - céljuktól függően - a lehető legnagyobb mértékben csökkenteni kívánják ezeket vagy más rendellenességeket.
A fény hullám természete abban nyilvánul meg, hogy geometriai rendellenességek hiányában a tárgy pontjának képe diffrakciós kör (diffrakciós aberrációk).