Ахроматическая линза
Автор Mаксим Cергеевич задал вопрос в разделе Наука, Техника, Языки
что такое объективы-ахроматы? (это относится к микроскопам) и получил лучший ответ
Ответ от Владимир Смольский[гуру]
Все выше сказанное верно, сточки зрения конструкции, но нет пояснений "в чем фишка". Ахроматическая линза не просто склейка из двух линз, суть в другом.
Хроматические аберрации - т. е. "цветовые" аберрации возникают из-за зависимости показателя преломления n от длины волны ("цвета") света. Следствие - призма развертывает белый свет на составляющие цвета (уже упоминалось) , а фокусное расстояние линзы F зависит от длины волны. Еще Ньютон (в этом его главная заслуга в оптике) указал, что линза с идеально отшлифованной поверхностью и идеальной геометрией поверхности не даст качественного изображения из-за хром. абер. , и предложил использовать отражающую оптику (телескоп Ньютона) , такие системы лишены этого недостатка.
Как можно компенсировать в объективе хром. абер. ?
1) Берем две линзы из стекла с различными свойствами, у одного стекла показатель преломления с укорочением длины волны растет (фокусное расстояние уменьшается) , а у другого стекла наоборот - падает. Если используем такую пару, то происходит компенсация хром. абер-ий. Проблема в том, что сложно подобрать пару стекол с абсолютно "симметричной" зависимостью показ. преломл. от дл. волны. Например, если у одного стекла (n-1) для красного (0,63 мкм) и зеленого (0,53 мкм) отличается (больше) на 4%, а у другого - только на 2% (меньше) . Значит компенсируем разницу в F неполностью, но заметно. Более того, стекол с аномальной дисперсией (зависимостью n от дл. волны) очень мало.
2) Используем пару линз из одного стекла (собирающая+рассеивающая) с фокусами (f1) и (-f2). Если их склеить получим линзу с фокусом 1/F = 1/f1 - 1/f2. Теперь сравним хром. абер. двух линз 1) линза из нашего стекла с фокусом F, и "склейки" с такимже фокусом. Пусть для двух волн (n-1) меняется на 2%. Тогда для "цельной" линзы и F измениться на 2%. Для склейки получаем
Для одной длины волны 1/F=1/f1 - 1/f2 = (f2-f1)/f1f2 или F=f1*f2/(f2-f1)
Для другой длины волны
1/F = 1/f1(1+2%) - 1/f2(1+ 2%) = (f2 - f1)/[f1 f2 (1+2%)] или F = [f1*f2/(f2-f1)] * (1+2%)
Видно, что во втором случае опять имеем у склейки изменение "суммарного" фокусного расстояния на те же 2% (никакой обратимости эффекта так не получить)
Вывод - используя линзы из одной марки стекла ничего компенсировать не удается. Вероятно можно что-то "выскрести" (с точки зрения компенсации хром. абер) используя сложные комбинации линз ("играем" числом линз, их фокусами и расстояниями между ними) , но это намного менее эффективно, чем использование стекол с различной дисперсией
В дополнение к сферической аберрации, большинство оптических систем также страдают и от хроматической аберрации. Она проявляется, когда лучи белого света, проходя через элемент, расщепляются на составляющие цвета. Вы можете видеть этот эффект в виде радуги, когда белый свет проходит через призму. Хроматическая аберрация обычно проявляется не в таких масштабах, но вполне может исказить изображение. Каждый из цветов, составляющих исходный белый свет, приходит в разные точки фокусировки, создавая цветную бахрому и другие нежелательные эффекты. В отличие от сферической аберрации, изменение диафрагмы практически никак не влияет на результат, так как аберрация проявляется по всему элементу.
Хроматическую аберрацию можно скорректировать, добавив дополнительные элементы в объектив, чтобы обратить эффект и соединить все различные цвета обратно в исходный белый луч. Такие элементы назывались ахроматическими линзами, или ахроматами (т. е. линзы-склейки). Используя стеклянные элементы, невозможно скорректировать хроматическую аберрацию для всех трёх цветов.
У нас такие на петрографии были - две линзы склееные канадским бальзамом.
Ахромати́ческая ли́нза (ахрома́т, ландша́фтная ли́нза) — сложная линза, состоящая из рассеивающей и собирающей линз, чаще всего склеенных между собой специальным клеем (канадский бальзам) .
Ахроматы применяют в качестве объективов зрительных труб, телескопов-рефракторов, биноклей, оптических прицелов и т. п. Ранее использовали также в дешёвых фотоаппаратах для ландшафтной съемки, откуда второе название.