Измерения аберраций оптических систем
Погрешности в изображении, созданном реальной оптической системой, в отличие от изображения, построенного идеальной оптической системой, называются аберрациями.
Аберрации делятся на монохроматические и на хроматические. Монохроматические аберрации характеризуют отступление реальной системы от идеальной для лучей определенной длины волны. Хроматические аберрации возникают при прохождении лучей естественного света (полихроматического) через границу раздела сред вследствие дисперсии. Кроме того, все аберрации делятся на осевые и полевые, характеризующие качество изображения точки на оси и вне ее.
Аберрации следует рассматривать как нарушение гомоцентричности пучков лучей или сферичности волновых поверхностей, а также как нарушение расположения точек изображения в реальной оптической системе по отношению к идеальной. В соответствии с этим методыизмерения аберраций можно подразделить на две основные группы: геометрические, основанные на изучении поведения лучей света, проходящих через испытуемую систему и подчиняющихся законам геометрической оптики, и волновые, основанные на изучении формы волновой поверхности и использующие законы физической оптики.
Геометрические методы включают в себя методы визуальных фокусировок (при прямых и обратных наблюдениях), метод скрещенных спектральных призм (К.А. Папиянц, 1958 г.), методы трех щелей,(В.П. Линник, 1931 г., В.Н. Чуриловский, 1962 г.) и др. Из перечисленных геометрических методов наиболее простым и, вместе с тем, достаточно точным (порядка 0,01% 
) является метод визуальных фокусировок.
|
|
|
Волновые методы измерения аберраций оптических систем, в свою очередь, подразделяются на интерференционные, предложенные впервые Ф. Твайманом (1918 г.) и расширенные и уточненные К. Бутковым и Л.П. Морозом, и теневые, предложенные Л. Фуко (1859 г.) и усовершенствованные Д.Д. Максутовым.
При испытаниях оптической системы методами, относящимися к первой группе, следят за изменением положения точки изображения, а при измерениях методами второй группы - за отступлением действительной волновой поверхности от сферической, образованной идеальной безаберрационной системой.
Выбор метода измерений определяется, в первую очередь, требуемой точностью измерений. Волновые методы (прежде всего - интерференционные) обеспечивают большую точность, но более трудоемки и требуют сложной аппаратуры.
Метод визуальных фокусировок
 |
Метод визуальных фокусировок (метод ГОИ) был предложен академиком. В. Линником в 1931 г. и является развитием визуального метода Гартмана (1904 г.). Метод основан на нахождении положения точек фокуса путем совмещения полос двух интерференционных картин, образующихся при прохождении лучей через две пары отверстий, расположенных симметрично относительно оптической оси испытуемого объектива.
|
|
|
Аберрации объективов могут быть измерены методом визуальных фокусировок при прямых и обратных наблюдениях на оптических скамьях различных типов (рис. 4.18 и 4.19). При прямых наблюдениях (рис. 4.18 и рис 5.16), щелевая диафрагма (ширина щели ~ 0,03 мм), освещается через соответствующий светофильтр, установленный в передней фокальной плоскости коллиматора. Перед испытуемым объективом устанавливается зональная диафрагма с двумя парами малых отверстий (диаметр отверстий ~ 
, расстояние между отверстиями в паре ~ 
,); совмещение двух интерференционных картин осуществляется перемещением тубуса микроскопа вдоль оптической оси установки. Разность отсчетов, соответствующей “нулевой” (параксиальной) и любой из открытых зон испытуемого объектива, взятых по шкале тубуса микроскопа, предоставляет собой величину продольной сферической аберрации для данной зоны и данной длины волны. Измерения поперечных аберраций выполняется с помощью окулярного микрометра микроскопа при наведении его на плоскость совмещения интерференционных картин, полученных для параксиальной зоны испытуемого объектива (т.е. при измерении поперечных аберраций микроскоп наведен на параксиальную фокальную плоскость и не перемещается). При обратных наблюдениях (рис. 4.19 и рис 5.17), удобно
 |
реализуемых на скамье Гартмана, щелевая диафрагма располагается в передней фокальной плоскости испытуемого объектива, зональная диафрагма - непосредственно перед объективом зрительной трубы, а совмещение интерференционных картин осуществляется перемещением окуляра зрительной трубы. Разность отсчетов, соответствующих “нулевой” и любой из открытых зон, взятых по шкале окулярного колена зрительной трубы, связана с величиной продольной сферической аберрации испытуемого объектива через продольное увеличение системы
“испытуемый объектив - объектив зрительной трубы” |
|
|
 ,
| (4.38) |
где 
- линейное увеличение системы, 
и 
- фокусные расстояния объектива зрительной трубы и испытуемого объектива соответственно. Из выражения (4.38) также следует, что при равных ценах делений шкал перемещения микроскопа при прямых наблюдениях и перемещения окуляра зрительной трубы при обратных наблюдениях (обычно 0,1 мм), точность измерения аберраций во втором случае будет выше в раз. При измерении поперечных аберраций зрительная труба фокусируется на бесконечность, а измерение расстояний между нулевыми порядками интерференционных картин выполняется винтовым окулярным микрометром трубы.
|
|
|
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 532; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!