理想光學(xué)系統(tǒng)對近軸物體發(fā)出的窄光束能理想成像，即每一個物點(diǎn)對應(yīng)一個像點(diǎn)；每一個物平面對應(yīng)一個像平面，而且系統(tǒng)對同一物平面上的點(diǎn)的橫向放大率是一個常數(shù)。由于實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)中非近軸物點(diǎn)和非近軸光線也參與成像，因此實(shí)際像與理想像之間存在著偏差，這種偏差就是像差。像差可分為單色像差和色差兩種。共軸系統(tǒng)的單色像差可分為球差、彗差、像散、場曲和畸變五種。色差是由于光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡材料對不同波長的光折射率不同產(chǎn)生色散而導(dǎo)致的像差。下面本文將介紹幾種像差的詳解。 *~aI>7H  
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1.球差 z%-"'Y]  
入射到薄透鏡上的平行于主光軸的單色光束，如果是近軸光線，則經(jīng)過透鏡折射后與光軸交于一點(diǎn),為共軛點(diǎn)。  如果不是近軸光線，而是大孔徑光束，則折射光線與主軸的交點(diǎn)就不是一點(diǎn)了。例如凸透鏡邊緣的光線的聚焦點(diǎn)比近軸光線的聚焦點(diǎn)離透鏡光心近一些；而凹透鏡邊緣的光線折射后的虛焦點(diǎn)離透鏡光心要近一些。因此軸上物點(diǎn)發(fā)出的單色大孔徑光束經(jīng)透鏡折射后不能再會聚于一點(diǎn)，即不能產(chǎn)生一個共軛像點(diǎn)，而將得到的是一個擴(kuò)展的像斑。這樣的像差叫球面像差，簡稱球差。 fVe-esAw  
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如下圖，近軸光線的交點(diǎn)Q′P是近軸像點(diǎn)。邊緣光線形成的像點(diǎn)Q′M和近軸象點(diǎn)Q′P之間的距離稱為縱向球差。邊緣光線與近軸像面的交點(diǎn)到近軸像點(diǎn)的距離叫橫向球差。當(dāng)Q′M點(diǎn)在Q′P點(diǎn)的左側(cè)時，為負(fù)球差，反之為正球差。 kO\&mL& qD  
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有球差存在時，在任何位置都得不到一個理想的像點(diǎn)，即物點(diǎn)的像總是一個彌散圓。其中在Q′P和Q′M之間某一平面上有一個面積最小的彌散圓，它的亮度最大，這個彌散圓叫做明晰圓。 &I">{J<  
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軸上物點(diǎn)經(jīng)共軸球面系統(tǒng)所成的像只存在球差。對單個透鏡完全將球差消除是不可能的，但是可以設(shè)法使球差減小到最小限度。 Bf}0'MK8zQ  
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當(dāng)孔徑和焦距固定后，球差的大小隨物距和透鏡形狀而變。對于一個會聚透鏡非近軸光線偏折得過分利害，但是如果把一塊透鏡想象成為兩塊底部相連的棱鏡，根據(jù)棱鏡對光線偏折規(guī)律可知，當(dāng)光線在第一表面的入射角與光線在第二表面的折射角大致相等時，光線的偏折將最小。因此平凸透鏡的凸面對著平行入射光線要比平面對著平行入射光線產(chǎn)生的球差小。適當(dāng)搭配透鏡兩個表面的曲率半徑就可以減少球差，這種方法叫配曲法。 }t{^*(  
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消除球差的另一個方法叫做配對法。即利用正負(fù)透鏡的恰當(dāng)組合使某一高度的球差減少到零。這是由于凸透鏡的球差是負(fù)的，凹透鏡的球差是正的。因此把凸透鏡和凹透鏡粘合起來組成一個復(fù)合透鏡，可以使某一高度的球差減小到零，其它高度的球差雖不能完全消除，但也要比單透鏡小得多。​ !c;p4B)  
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2.彗差 P_}_D{G  
即使消除了球差的共軸光學(xué)系統(tǒng)，對近軸物點(diǎn)發(fā)出的大孔徑單色光束也不能理想成像于一點(diǎn)，而是成一錐形彌散斑，因其形狀象拖著尾巴的彗星，所以叫彗差。彗差與球差引起的彌散斑不同，它的光斑對光束的主光線不對稱。當(dāng)我們用放大鏡對太陽光聚焦時，只要把放大鏡傾斜一些，就會看到已經(jīng)聚好焦的亮點(diǎn)散開成為彗星狀的彌散斑，這就是所說的彗差。 <@2?2l+`X  
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如上圖所示，近軸物點(diǎn)發(fā)出的單色大孔徑光束入射在透鏡上的光斑可將其分為一系列的同心環(huán)帶。從同心環(huán)帶中心通過的光線與理想像平面交于P′點(diǎn)，該點(diǎn)為理想像點(diǎn)。通過透鏡不同環(huán)帶的光線在像平面上交成一系列大小不等相互重疊的圓斑。半徑越大的圓斑離P′點(diǎn)越遠(yuǎn)。這樣在像平面上形成了彗星般的亮斑，可見產(chǎn)生彗差的原因是由于近軸物點(diǎn)發(fā)出的光束過粗而引起的。 Y- 北碚区| 屯留县| 平度市| 登封市| 恩平市| 工布江达县| 浮山县| 方城县| 荥阳市| 山丹县| 达尔| 高密市| 宣武区| 仲巴县| 靖边县| 大庆市| 北海市| 明星| 大同县| 突泉县| 奇台县| 黑河市| 静海县| 巴马| 涟源市| 建宁县| 疏附县| 集安市| 尚义县| 宝坻区| 澜沧| 五指山市| 宣威市| 卫辉市| 雷州市| 玉溪市| 肇东市| 台中市| 景洪市| 锦州市| 邯郸县|