І. Теоретичні відомості. В оптиці існують поняття ідеальної оптичної системи

В оптиці існують поняття ідеальної оптичної системи. Така система повинна задовільняти такі 3 умови Максвелла:

1. Гомоцентричний пучок після проходження оптичної системи залишається гомоцентричним;
2. Зображення плоского предмета в ідеальній оптичній системі залишається за формою подібним до предмета;

3. Зображення площини, яка перпендикулярна до оптичної осі, є площиною, яка також перпендикулярна до оптичної осі.

Всі реальні оптичні системи дають зображення, що мають відхилення від закону подібності.

Аберації оптичних систем поділяються на монохроматичні і хроматичні.

Монохроматична аберація – це спотворення зображення, яке виникає для променів визначеної довжини хвилі.

Хроматичні аберації – поява забарвленості зображень, яка виникає внаслідок того, що промені різних довжин хвиль заломлюються оптичною системою по різному.

Монохроматичними абераціями є сферична аберація (поздовжня і поперечна), кома, астигматизм, дисторсія.

До хроматичних аберацій відносяться поздовжня хроматична аберація і хроматична різниця збільшень.

Для широких пучків променів головний фокус не має визначеного положення на оптичній осі внаслідок сферичної аберації. Міра поздовжньої сферичної аберації S’ - це різниця відрізків від центра лінзи до зображення, які дають широкі параксіальні пучки (рис.1).

Рис.1. Утворення поздовжньої сферичної аберації для широких параксіальних пучків.

В даному випадку

S’ =S’-f’_D (20)

де f’_D – фокусна відстань лінзи для хвилі довжиною _D. S’ - відстань від центра лінзи до точки, для якої визначається сферична аберація.

Поздовжня хроматична аберація характеризується різницею між положенням другого головного фокусу для різних довжин хвиль (f’ _λ) і для жовтої лінії натрію (f’_D):

ds^’ = f’_λ - f’_D (21)