Введение в оптику

3. Физическая оптика

При взаимодействии света с различными оптическими средами, помимо изменений геометрического характера, световой поток претерпевает ряд изменений физического свойства, которые рассматриваются в разделе физической оптики. В этой области наиболее существенны те недостатки, которые присущи линзам.

НЕДОСТАТКИ (АБЕРРАЦИИ) ЛИНЗ

Хроматическая аберрация. Рассматривая ранее ход луча в призме, мы отмечали, что световой луч дважды преломляется при входе и выходе из призмы и изменяет лишь свое направление. Однако общеизвестно, что, помимо изменения геометрического направления, пучок белого света при прохождении через призму разлагается в спектр, диспергирует. Это явление выражается в том, что лучи различных длин волн, составляющих белый свет, в различной степени отклоняются в сторону основания призмы. Длинноволновые, красные лучи отклоняются меньше всего, зеленые больше и фиолетовые лучи отклоняются на самый большой угол (рис. 15).

Рис. 15. Разложение (дисперсия) белого света в призме

Так как линзу можно представить состоящей из ряда усеченных призм, разложение луча будет происходить и в линзе, и фиолетовые лучи пересекутся с оптической осью ближе к линзе, а красные дальше от линзы (рис. 16). Отсюда следует, что для луча белого света единого фокусного расстояния не существует, а есть совокупность фокусных расстояний лучей всех цветов. Для красных лучей фокусное расстояние будет наибольшим, для фиолетовых - наименьшим. Во избежание неопределенности при расчете объективов устанавливают две-три фиксированные длины волны света, которые наиболее важны для использования в заданных условиях. Современные объективы рассчитаны на использование во всей видимой области спектра, что важно для цветной фотографии. Изображение белой светящейся точки на экране в связи с этим явлением будет окружено радужными кольцами, и в результате на негативе мы получим не точку, а некоторый кружок размытости. Описанное явление в линзах вследствие образования многоцветной точки получило название хроматической аберрации.

Рис. 16. Хроматическая аберрация в линзе

Разумеется, при освещении предмета светом одной длины волны, например монохроматическим красным, хроматическая аберрация не возникает.

Продолжение