Погрешности оптических систем

В реальных оптических системах возникают искажения изображения, называемые аберрациями (или погрешностями). Параксиальными лучами называются лучи, распространяющиеся вдоль оси центрированной оптической системы и образующие очень малые углы с осью и нормалями к преломляющим и отражающим поверхностям.

Сферическая аберрация – после прохождения через линзу параксиальные лучи и лучи, прошедшие около края линзы, пересекаются в разных точках. Это происходит потому, что края линзы сильнее отклоняют лучи, чем центральная часть линзы. В результате изображение светящейся точки на экране перпендикулярном оптической оси, будет в виде расплывчатого пятна.

Кома – оптическая аберрация, приводящая к нарушению гомоцентричности широких световых пучков, входящих в оптическую систему под углом к оптической оси. Если через оптическуюсистему проходит широкий пучок от светящейся точки, расположенной не на оптической оси, то получаемое изображение этой точки принимает вид несимметричного пятна, похожего на комету.

Дисторсия - это аберрация оптической системы, при которой линейное увеличение изменяется по полю зрения, что приводит к нарушению геометрического подобия между объектом и его иображением. Возникает при больших углах падения лучей на линзу.

Хроматическая аберрация — погрешность, возникающая из-за того, что показатель преломления зависит от длины волны (дисперсия). Дисперсия приводит к тому, что лучи разного цвета преломляются по-разному, собираются линзой в разных точках. Изображение получается окрашенным.

Астигматизм. В геометрической оптике каждая точка источника света считается центром расходящегося пучка лучей, называемого гомоцентрическим. Если после прохождения оптической системы пучок остается гомоцентрическим, то его центр называют стигматическим изображением точки в оптической системе. Астигматизм проявляется в том, что оптическая система в косых лучах не дает стигматических изображений. Изображение точечного объекта имеет вид эллипса рассеяния, который при некоторых положениях плоскости изображения вырождается во взаимно перпендикулярные прямолинейные отрезки.