光學透鏡的像差有哪些?
2022-11-16(2818)次瀏覽
光學透鏡所成的像與原物面貌不是準確相似的現(xiàn)象,由于物點發(fā)出的光線與透鏡主軸交角太大,離軸較遠或透鏡材料的折射率隨光的波長而變等原因造成。像差是指實際光學系統(tǒng)中,由非近軸光線追跡所得的結(jié)果和近軸光線追跡所得的結(jié)果不一致,與高斯光學的理想狀況的偏差。像差大小反映成像品質(zhì)的優(yōu)劣,那么光學透鏡的像差有哪些呢?下面潤之匯小編來給大家介紹。
光學透鏡的像差有哪些:
1、球差
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,為共軛點。 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就不是一點了。例如凸透鏡邊緣的光線的聚焦點比近軸光線的聚焦點離透鏡光心近一些;而凹透鏡邊緣的光線折射后的虛焦點離透鏡光心要近一些。因此軸上物點發(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,即不能產(chǎn)生一個共軛像點,而將得到的是一個擴展的像斑。這樣的像差叫球面像差,簡稱球差。
2、彗差
即使消除了球差的共軸光學系統(tǒng),對近軸物點發(fā)出的大孔徑單色光束也不能理想成像于一點,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)聚好焦的亮點散開成為彗星狀的彌散斑,這就是所說的彗差。
3、像散和像面彎曲
即使在消除了球差和彗差的光學系統(tǒng)中,遠離光軸的物點發(fā)出的細光束,經(jīng)折射后仍不能成一個理想像點。單心光束經(jīng)折射后成為像散光束,在近軸光線成像的像平面上可接收到橢圓形光斑。當接收屏向光學系統(tǒng)逐漸移近時,像斑由長橢圓變?yōu)樵谧游缑鎯?nèi)的豎線,稱為弧矢焦線,而后變?yōu)閳A斑,稱為明晰圓,進而變?yōu)楸鈾E圓,又變?yōu)榇怪庇谧游缑娴臋M線,稱為子午焦線。上面所說的這種像差叫做像散。這里所說的子午面是指包含物點和主軸的平面。
4、畸變
由于實際光學系統(tǒng)對于同一物平面上的各物點的垂軸放大率不等而使得物體的像發(fā)生形變的現(xiàn)象叫畸變。如果離軸越遠的物點放大率越小,就會發(fā)生桶形畸變;如果離軸越遠的點放大率越大,則發(fā)生枕形畸變。
5、色差
可見光是波長范圍約400nm~760n的電磁波。不同顏色的光對應(yīng)著不同的波長。所有的光學玻璃都是色散介質(zhì),即不同波長的光通過透鏡后偏折的角度不同。所以,每種顏色的光各自成像,不同顏色的像其大小和位置是不一致的,這樣引起的像差叫色像差,簡稱色差。
6、散光
它也是一種離軸像差。與昏迷不同,散光只與視野有關(guān)。由于離軸光束的不對稱性,離軸點的經(jīng)向細光束的會聚點(即透鏡的直徑方向)與矢狀細光束的會聚點(透鏡的圓弧方向)不同。這種現(xiàn)象稱為散光。散光可以理解為眼睛的散光。有散光的眼睛實際上在兩個方向上的透鏡曲率不一致,導致所看到的點分散成一條短線。
以上內(nèi)容就是對光學透鏡的像差有哪些的介紹了,光學系統(tǒng)的成像是不完善的,光線經(jīng)光學系統(tǒng)各表面?zhèn)鬏敃纬啥喾N像差,使成像產(chǎn)生模糊、變形等缺陷,像差就是光學系統(tǒng)成像不完善程度的描述。光學系統(tǒng)設(shè)計的一項重要工作就是要校正這些像差,使成像質(zhì)量達到技術(shù)要求,盡量消除或減少這些像差是設(shè)計光具組的一項重要的任務(wù)。
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