Сферическая аберрация: Что такое сферическая аберрация | Иди, и снимай!
1. Что такое сферическая аберрация и способы её устранения (ответ поясните рисунком)?
Сфери́ческая аберра́ция — аберрация
оптических систем; нарушение
гомоцентричности пучков лучей от
точечного источника, прошедших через
оптическую систему без нарушения
симметрии строения этих пучков (в отличие
от комы и астигматизма).
Как и другие аберрации
третьего порядка, сферическая аберрация
зависит от кривизны поверхностей и
оптической силы линзы. Поэтому применение
оптических стёкол с высокими показателями
преломления позволяют уменьшить
сферическую аберрацию, посредством
увеличения радиусов поверхностей линзы
при сохранении её оптической силы.
Заметное влияние
на сферическую аберрацию оказывает
диафрагмирование объектива (или иной
оптической системы), так как при этом
отсекаются краевые лучи широкого пучка.
Небольшая величина сферической аберрации может быть исправлена за счёт некоторой дефокусировки объектива. При этом плоскость изображения смещается к «плоскости лучшей установки», находящейся, как правило, посередине, между пересечением осевых и крайних лучей, и не совпадающей с самым узким местом пересечения всех лучей широкого пучка (диском наименьшего рассеяния).
Уменьшение влияния сферической аберрации
1. диафрагмированием;
2. с помощью дефокусировки.
2. Хроматическая аберрация и способ её устранения (ответ поясните ри-сунком).
Хромати́ческие
аберра́ции заключаются в паразитной
дисперсии света, проходящего через
оптическую систему (фотографический
объектив, бинокль, микроскоп, телескоп
и т.д.). При этом белый свет разлагается
на составляющие его цветные лучи, в
результате чего изображения предмета
в разных цветах не совпадают в пространстве
изображений.
Хроматические аберрации
ведут к снижению чёткости изображения,
а иногда также и к появлению на нём
цветных контуров, полос, пятен, которые
у предмета отсутствуют.
Аберрации. Сферическая аберрация — презентация онлайн
Похожие презентации:
Влияния состава и размера зерна аустенита на температуру фазового превращения и физико-механические свойства сплавов
Газовая хроматография
Геофизические исследования скважин
Искусственные алмазы
Трансформаторы тока и напряжения
Транзисторы
Воздушные и кабельные линии электропередач
Создание транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса
Магнитные аномалии
Нанотехнологии
Аберрации
Аберрация (лат. ab- «от» + лат.
errare «блуждать,
заблуждаться») – это отклонение
от нормы, ошибка, некое
нарушение нормальной работы
системы
Аберрация объектива — ошибка,
или погрешность изображения в
оптической системе.
Признаки аберраций:
недостаточная резкость в центре,
потеря контраста,
сильная нерезкость по краям,
искривление геометрии и
пространства,
цветные ореолы и т.
п.
В зависимости от природы
происхождения
аберрации
бывают
хроматическими и
геометрическими.
Сферическая аберрация.
Коматическая аберрация.
Дисторсия.
Астигматизм.
Кривизна поля изображения.
. Прохождение лучей в идеальной
оптической системе.
Хроматические аберрации —
паразитная дисперсия света,
проходящая через оптическую
систему.
является прямым следствием
дисперсии света.
Коротковолновые лучи (синие,
фиолетовые) преломляются в линзе
сильнее и сходятся ближе к ней, чем
длиннофокусные (оранжевые,
красные).
Признаки аберрации
1 снижение четкости
изображения
2 появление на изображении
цветных контуров, полос, пятен,
которые у предмета
отсутствуют.
Причины аберрации:
дешевые объективы со слабой
оптикой
дорогие светосильные
объективы на полностью открытой
диафрагме
Жёлтые элементы – низкодисперсные,
борющиеся с хроматической аберрацией.
Синие – асферические, помогающие против
Низкодисперсные элементы располагаются
как по отдельности, так и в составе
ахроматической линзы:
лучи, падающие на края линзы,
собираются ближе к линзе, чем
лучи, падающие на центральную
часть линзы. Вследствие этого,
изображение точки на плоскости
получается в виде размытого
кружка или диска.
Признаки :
Изображение точки имеет
дисковую форму с неоднородной
освещённостью.
Причины:
1.светосильный объектив на
максимально открытой
диафрагме
2 наличие сферических линз в
объективе
Кома
Частный вид сферической аберрации
для боковых лучей.
Лучи, приходящие под углом к
оптической оси не собираются в одной
точке
Признаки :
изображение светящейся точки
на краях кадра получается в виде
«летящей кометы», а не в форме
точки.
засвечивание участков
изображения в зоне нерезкости.
Причины:
не центрированная оптическая
систем а
Системы без коматической и
сферической аберрации
называют апланатами.
Астигматизм
Если точка объекта, не лежащая
на оси, воспроизводится на
изображении не в виде точки, а
в виде эллипса или линии, то
такой тип аберрации называется
астигматизмом
Признаки:
Астигматический пучок изображает
точку в форме двух астигматических
фокальных линий на фокальных
поверхностях, имеющих форму
поверхностей вращения, и
касающихся друг друга в точке оси
системы
Причины:
различная кривизна оптической
поверхности в различных плоскостях
сечения в итоге фокус светового пучка
оказывается в разных точках.
Дисторсия искажение масштаба изображения
Дисторсией (искривлением)
является изменение линейного
увеличения по полю зрения, что
приводит к нарушению
объектом и его изображением.
Признаки:
искривление идеально ровной
поверхности объекта на изображении
(вогнутость или выпуклость)
Различают бочкообразную или отрицате
льную (наиболее характерна для широкого
угла)
и подушкообразную или положительную
дисторсию (чаще проявляется на длинном
фокусе).
Причины :
1.несимметричная оптическая
система
2. расстояния от источника до
оптической оси
«асферический» элемент
Оптическая система без
дисторсии называется
ортоскопической.
Кривизна поля изображения – это
аберрация, в результате которой
изображение плоского объекта,
перпендикулярного к оптической
оси объектива, лежит на
поверхности, вогнутой либо
выпуклой к объективу.
Признаки:
неравномерная резкость по
полю изображения.
Когда центральная часть
изображения фокусирована
резко, то его края будут лежать
не в фокусе, и изобразятся не
резко и наоборот
падения разрешения,
нерезкости, изогнутости или
радиального «завихрения» на
изображении.
Анастигма́т —объектив, в
котором исправлены
практически все аберрации, в
том
числе астигматизм и кривизна
поля изображения ..
Анастигматами могут считаться
объективы любых конструкций и
типов, удовлетворяющие этим
условиям
Оптическая схема анастигматов: а –
симметричная конструкция, б –
пропорциональная конструкция
Анастигмат состоит не менее чем из
трёх линз
Простейший анастигмат —триплет.
Оптическая сила , как передней,
так и задней «половинки»,
такого объектива — строго
положительна.
сила отрицательной линзы в
каждой из «половинок» всегда
меньше, чем сила
«половинке».
Объектив Zeiss Planar T* 1.4/50 ZE
English Русский Правила
Сферическая аберрация — Старизона
Делиться:29 февраля 2020 г. Scott Tucker
Сферическая аберрация
Сферическая аберрация — это осевая аберрация, одинаково влияющая на все поле, включая звезды в центре. Все конструкции телескопов направлены на устранение или минимизацию сферической аберрации. Обычно сферическая аберрация не должна быть видна в оптической системе. Но важно понять, как он возникает, чтобы увидеть, как он устраняется в определенных конструкциях. Устранение сферической аберрации имеет решающее значение для конструкции некоторых телескопов, таких как телескопы Шмидта-Кассегрена и ньютоновские.
Вверху: Как сферическое зеркало создает сферическую аберрацию
Простое сферическое зеркало не может сфокусировать свет в одной точке. Как показано на диаграмме выше, свет от края поля фокусируется ближе к зеркалу вдоль оптической оси, чем свет от центра поля. Это означает, что невозможно найти единственную точку наилучшего фокуса, а только точку, в которой изображение наименьшее, но все же нечеткое. Самый простой способ устранить кому с помощью одного зеркала — изменить форму со сферической на параболическую. Параболическое зеркало не страдает сферической аберрацией и может фокусировать весь свет в одной точке.
Вверху: Параболическое зеркало фокусирует весь свет в одной точке
Обратите внимание, что этот же принцип используется в радарах и спутниковых антеннах. Радиоволны — это просто электромагнитное излучение, точно так же, как видимый свет, только с гораздо большей длиной волны.
Спутниковые тарелки имеют параболическую форму. Даже собирающие звук тарелки, которые вы видите в кулуарах игр NFL, имеют параболическую форму, чтобы фокусировать входящие звуковые волны на микрофон, расположенный в фокусе тарелки.
Как конструкции телескопов устраняют сферическую аберрацию
Конструкция каждого телескопа направлена на устранение сферической аберрации. В случае ньютоновского телескопа это просто делается путем создания параболического главного зеркала (более подробную информацию см. В разделе «Оптические схемы», посвященном ньютоновским телескопам). В отражателях Кассегрена используется очень специфическая комбинация форм зеркал для устранения сферической аберрации, обычно либо параболическое зеркало в сочетании с гиперболическим зеркалом, либо пара гиперболических зеркал. В коммерческих телескопах Шмидта-Кассегрена используются сферические зеркала, которые сами по себе создают сферическую аберрацию. Линза корректора Шмидта на передней панели SCT устраняет сферическую аберрацию, присущую конструкции зеркала.
Большинство систем Максутова-Кассегрена работают одинаково.
Телескопы-рефракторы обычно используют сферические линзы из-за чрезвычайной сложности и стоимости изготовления асферических линз. Одиночная сферическая линза, конечно, страдает сферической аберрацией. Однако рефрактор устраняет сферическую аберрацию за счет объединения двух линз с одинаковыми, но противоположными величинами сферической аберрации. В более сложных конструкциях рефракторов могут использоваться три или четыре линзы, но основная идея та же. Эти линзы также должны устранять ряд других аберраций, поэтому процесс проектирования сложен, но, в конце концов, сферическая аберрация должна быть наименьшей остаточной аберрацией, если телескоп должен обеспечивать хорошее изображение. Для получения более подробной информации см. раздел «Оптические конструкции», посвященный рефракторам.
Подано в: оптические аберрации, оптика 101, основы телескопа, основы оборудования телескопа
Делиться: Предыдущая статья Кома Следующая статья АстигматизмОптические аберрации
К сожалению, не существует ни одного телескопа или любого другого оптического инструмента, полностью свободного от аберраций изображения. Объяснения наиболее важных аберраций в астрономических телескопах можно найти на следующих страницах. Сферическая аберрация Сферическая аберрация — это аберрация, которая может возникать как в случае объектива, так и в случае зеркал. Здесь световые лучи, расположенные ближе к оптической оси, преломляются или отражаются иначе, чем световые лучи, находящиеся дальше от нее. Это означает, что для разных лучей существуют разные фокальные плоскости. В случае сферической линзы или сферического зеркала эта сферическая аберрация возникает из-за того, что угол падения дальше от оптической оси значительно больше, чем угол падения вблизи оптической оси. Когда телескоп Хаббл впервые был запущен в космос, было обнаружено, что он страдает сферической аберрацией и дает размытые изображения. Чтобы исправить эту ошибку, нужно было изготовить пару «очков» и установить их в космосе. Хроматическая аберрация Хроматическая аберрация — это проблема, от которой страдают линзовые или преломляющие телескопы. Свет попадает на элементы линз и преломляется ими — возможно, вы еще что-то помните об этом из уроков физики в школе. Преломление необходимо для формирования изображения. Синий свет преломляется больше, чем, скажем, красный свет. Если представить влияние этого на формирование изображения объекта, то синий свет будет находиться в другом месте, чем красный свет. Это означает, что полученное изображение размыто. Но не только это, это также означает разницу в увеличении разных цветов. На простом языке это означает, что разные расстояния изображения для соответствующих цветов вызывают для них разные размеры изображения. Это означает появление раздражающих цветовых полос на изображении. Хроматическая аберрация может быть достаточно хорошо скорректирована с помощью ахроматического дублета. Здесь положительная двояковыпуклая линза сочетается с расположенной за ней отрицательной линзой с большей дисперсией. Таким образом частично компенсируются хроматические аберрации. Но даже тогда есть остаточная хроматическая аберрация. Этот остаток называется «вторичным спектром». Также этот вторичный спектр можно подкорректировать, в который еще можно вставить дополнительную линзу (обычно опять же плюсовую линзу). Кома Кома — это еще одна ошибка изображения, вызванная, главным образом, тем, что падающий световой луч падает наклонно, в сторону от оптической оси. Часто возникает из-за сочетания сферической аберрации и астигматизма. Астигматизм частично обусловлен асимметричными световыми лучами. На диаграмме световые лучи создают асимметричные изображения. Это приводит к тому, что звезды на краю поля зрения демонстрируют искажения, напоминающие хвосты комет. Они имеют нечеткий вид и не могут быть сфокусированы. Телескопы с большой апертурой особенно сильно страдают от комы. Это телескопы с апертурой от 1:4 или 1:5 до примерно 1:7. Другими словами, аберрация проявляется сильнее с особенно светосильной оптикой. Телескопы с большим фокусным расстоянием и меньшей светосилой (например, 1:10) гораздо меньше страдают от комы. Также эту ошибку можно свести к минимуму, если закрыть объектив. АстигматизмАстигматизм может быть вызван падающим световым лучом, падающим на телескоп под углом (косой астигматизм). Также это может произойти из-за перекосов главного зеркала. Но это часто вызвано тем, что две разные кривизны зеркал или линз создают разные фокусные расстояния. Тогда один пучок лучей будет перпендикулярен другому. Астигматизм можно увидеть в диске Эйри как искажение изображения, когда он длиннее по одной оси, чем по оси, перпендикулярной ей. Аберрацию можно свести к минимуму, остановив телескоп.
Кривизна поля Кривизна поля связана с косым астигматизмом.  |
Идеального телескопа не существует. Даже глаз имеет некоторые аберрации. Но всегда можно разработать оптические системы, корректирующие определенные аберрации. Часто это также вопрос отношения наблюдателя: т. е. принимает ли он оптическую систему с определенными аберрациями, или ему требуется инструмент высокого класса, который дает практически идеальное изображение.
В телескопы эта аберрация проявляется как размытие изображения. Аберрация более серьезна при более коротких фокусных расстояниях, чем при более длинных фокусных расстояниях. Эту аберрацию можно уменьшить, используя асферически изогнутую линзу или параболическое зеркало. Это означает, что угол падения не такой большой, и поэтому световые лучи собираются в одной фокальной плоскости.
Это означает, что разные длины волн имеют разные фокусные расстояния. Показатель преломления синего света больше, чем у красного света.
В телескопах-рефлекторах хроматических аберраций не возникает.
Однако всегда можно использовать корректор комы для получения четких изображений с светосильной оптикой.