Mga optika sa pagpigil

Pagkalasing, sa mga optical system, tulad ng mga lente at mga curved na salamin, ang paglihis ng mga light rays sa pamamagitan ng mga lente, na nagiging sanhi ng mga imahe ng mga bagay na malabo. Sa isang mainam na sistema, ang bawat punto sa bagay ay tututok sa isang punto ng laki ng zero sa imahe. Gayunman, sa praktikal, ang bawat punto ng imahe ay sumasakop sa isang dami ng may hangganan na laki at hindi nakakagulat na hugis, na nagiging sanhi ng ilang pag-blurr ng buong imahe. Hindi tulad ng isang salamin na pang-eroplano, na nagbubunga ng mga imahe na walang mga pag-aberrasyon, ang isang lens ay isang hindi perpektong tagagawa ng imahe, nagiging perpekto lamang para sa mga sinag na dumaan sa sentro nito na kahanay sa optical axis (isang linya sa gitna, patayo sa mga lens ng ibabaw). Ang mga equation na binuo para sa mga relasyon sa imahe ng imahe sa isang lens na may spherical ibabaw ay tinatayang lamang at nakitungo lamang sa paraxial ray - ibig sabihin, ang mga sinag ay gumagawa lamang ng maliit na mga anggulo sa optical axis. Kapag ang ilaw ng isang solong haba ng haba ay naroroon, mayroong limang aberrations na dapat isaalang-alang, na tinatawag na spherical aberration, coma, astigmatism, curvature ng bukid, at pagbaluktot. Ang isang anim na aberration na natagpuan sa mga lente (ngunit hindi mga salamin) -namely, chromatic aberration — ang mga resulta kapag ang ilaw ay hindi monochromatic (hindi ng isang haba ng haba).

optika: Mga aberrasyon ng lens

Kung ang isang lens ay perpekto at ang bagay ay isang solong punto ng monochromatic light, kung gayon, tulad ng nabanggit sa itaas, ang ilaw na alon ay umuusbong mula sa

Sa spherical aberration, ang mga sinag ng ilaw mula sa isang punto sa optical axis ng isang lens na may spherical na ibabaw ay hindi lahat nagkikita sa parehong punto ng imahe. Ang mga ray na dumadaan sa lens na malapit sa sentro nito ay nakatuon sa malayo kaysa sa mga sinag na dumaan sa isang pabilog na zone malapit sa rim nito. Para sa bawat kono ng mga sinag mula sa isang axial object point na nakakatugon sa lens, mayroong isang kono ng mga sinag na nag-uugnay upang makabuo ng isang punto ng imahe, ang kono ay naiiba sa haba alinsunod sa diameter ng pabilog na zone. Kung saan man ang isang eroplano sa tamang mga anggulo sa optical axis ay ginawa upang bumalandra isang kono, ang mga sinag ay bubuo ng isang pabilog na seksyon ng krus. Ang lugar ng seksyon ng krus ay nag-iiba sa distansya sa kahabaan ng optical axis, ang pinakamaliit na sukat na kilala bilang bilog ng hindi bababa sa pagkalito. Ang imahe na pinaka libre ng spherical aberration ay matatagpuan sa layo na ito.

Ang Coma, na tinatawag na dahil ang isang imahe ng point ay lumabo sa isang hugis ng comet, ay ginawa kapag ang mga sinag mula sa isang off-axis object point ay ginagaya ng iba't ibang mga zone ng lens. Sa spherical aberration, ang mga imahe ng isang on-axis object point na nahuhulog sa isang eroplano sa tamang mga anggulo sa optical axis ay pabilog sa hugis, ng iba't ibang laki, at superimposed tungkol sa isang pangkaraniwang sentro; sa coma, ang mga imahe ng isang off-axis object point ay pabilog sa hugis, ng iba't ibang laki, ngunit lumilipas na may paggalang sa bawat isa. Ang kasamang diagram ay nagpapakita ng isang pinalaking kaso ng dalawang mga imahe, ang isang resulta mula sa isang sentral na kono ng mga sinag at ang iba pa mula sa isang kono na dumadaan sa rim. Ang karaniwang paraan para sa pagbabawas ng pagkawala ng malay ay ang paggamit ng isang dayapragm upang maalis ang panlabas na cones ng mga sinag.

Ang Astigmatism, hindi katulad ng spherical aberration at coma, ay nagreresulta mula sa kabiguan ng isang solong zone ng isang lens upang ituon ang imahe ng isang off-axis point sa isang solong punto. Tulad ng ipinakita sa three-dimensional na eskematiko ang dalawang eroplano sa mga anggulo sa kanan sa isa't isa na dumadaan sa optical axis ay ang meridian eroplano at eroplano ng sagittal, ang eroplano ng meridian na siyang isa na naglalaman ng punto ng object-off na axis. Ang mga sinag na hindi sa meridian na eroplano, na tinatawag na skew ray, ay nakatuon nang mas malayo sa lens kaysa sa mga nakahiga sa eroplano. Sa alinmang kaso ang mga sinag ay hindi nakakatugon sa isang punto na pokus ngunit bilang mga linya patayo sa bawat isa. Ang mga intermediate sa pagitan ng dalawang posisyon na ito ang mga imahe ay elliptical sa hugis.

Ang kurbada ng larangan at pagbaluktot ay tumutukoy sa lokasyon ng mga puntos ng imahe na may paggalang sa isa't isa. Kahit na ang dating tatlong aberrations ay maaaring itama para sa disenyo ng isang lens, ang dalawang aberrations na ito ay maaaring manatili. Sa kurbada ng bukid, ang imahe ng isang object ng eroplano na patayo sa optical axis ay magsisinungaling sa isang paraboloidal na ibabaw na tinatawag na Petzval na ibabaw (pagkatapos József Petzval, isang Hungarian matematiko). Ang mga patlang ng imahe ng Flat ay kanais-nais sa photography upang tumugma sa eroplano ng pelikula at pagpapalabas kapag ang pinalawak na papel o projection screen ay namamalagi sa isang patag na ibabaw. Ang pagbawas ay tumutukoy sa pagpapapangit ng isang imahe. Mayroong dalawang uri ng pagbaluktot, alinman sa kung saan ay maaaring naroroon sa isang lens: pagbaluktot ng bariles, kung saan bumababa ang magnification na may distansya mula sa axis, at pagbaluktot ng pincushion, kung saan ang pagtaas ng pagtaas ay may distansya mula sa axis.

• 

• 

Ang huling pag-aberration, kromatic aberration, ay ang pagkabigo ng isang lens upang ituon ang lahat ng mga kulay sa parehong eroplano. Sapagkat ang refractive index ay hindi bababa sa pulang dulo ng spectrum, ang focal haba ng isang lens sa hangin ay magiging mas malaki para sa pula at berde kaysa sa asul at lila. Ang pagpapalaki ay apektado ng chromatic aberration, na naiiba sa kahabaan ng optical axis at patayo dito. Ang una ay tinatawag na paayon na chromatic aberration, at ang pangalawa, pag-ilid ng chromatic aberration.