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光学像差:球差

2018-03-25  taotao_20...

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定义

球差是指光轴的物点由于在Lens上的投射角度不同从而导致在像空间像点在光轴上不重合而导致的像差。

在光学中,球面像差是发生在经过透镜折射或面镜反射的光线,接近中心与靠近边缘的光线不能将影像聚集在一个点上的现象。这在望远镜和其他的光学仪器上都是一个缺点。这是因为透镜和面镜必须满足所需的形状,否则不能聚焦在一个点上造成的。 球面像差与镜面直径的四次方成正比,与焦长的三次方成反比,所以他在低焦比的镜子,也就是所谓的“快镜”上就比较明显。

成因

对使用球面镜的小望远镜,当焦比低于f/10时,来自远处的点光源(例如恒星)就不能聚集在一个点上。特别是来自镜面边缘的光线比来自镜面中心的光线更不易聚焦,这造成影像因为球面像差的存在而不能很尖锐的成象。所以焦比低于f/10的望远镜通常都使用非球面镜或加上修正镜。

一个 点光源 在负球面像差(上) 、无球面像差(中)、和正球面像差(下)的系统中的成像情形。左面的影相是在焦点内成像,右边是在焦点外的成像。

来自球面镜的球面像差

消球差曲面多用于高倍率显微镜的物镜。一个消球差薄透镜由一个消球差球面和一个平面经组成,对于平行光。消球差薄透镜等同一块平板玻璃,对于聚合光束,消球差薄透镜增加光束的聚合度,对于发散光束,消球差薄透镜增加光束的发散度。

球差的校正方法

凹凸透镜补偿法和非球面校正球差。可以采用增加透镜的方法,增加凹凸面,从而减小球差的大小;另外再不能增加透镜的情况下,常使用二次曲面来消除球差,即常说的Conic 非球面。

来源:网络

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