[科普中國(guó)]-子午像面

簡(jiǎn)介

由軸外物點(diǎn)和光軸所確定的平面成為子午面。子午平面內(nèi)的光束稱為子午光束。子午光束所結(jié)成的影像，稱為子午像點(diǎn)。子午像點(diǎn)所在的像平面，稱為子午像面。過(guò)主光線且與子午平面垂直的平面稱為弧矢像面，而弧矢平面內(nèi)的光束稱為弧矢光束。

子午像差子午光線對(duì)通過(guò)系統(tǒng)后的所有光線都應(yīng)交在理想像平面上的同一點(diǎn)。由于有像差存在，光線對(duì)的交點(diǎn)既不在主光線上，也不在理想像平面上。為了表示這種差異，我們用子午光線對(duì)的交點(diǎn)B'T離理想像平面的軸向距離X'T表示此光線對(duì)交點(diǎn)偏離主光線的程度，成為“子午場(chǎng)曲”。如圖，用光線對(duì)交點(diǎn)B'T離開(kāi)主光線的垂直距離K'T表示此光線對(duì)交點(diǎn)偏離主光線的程度，成為“子午彗差”。當(dāng)光線對(duì)對(duì)稱地逐漸向主光線靠近，寬度趨于零時(shí)，它們的交點(diǎn)B'T趨近于一點(diǎn)B't，B't顯然應(yīng)該位于主光線上，它離開(kāi)理想像平面的距離稱為“細(xì)光束子午場(chǎng)曲”，用x't表示。不同寬度子午光線對(duì)的子午場(chǎng)曲X'T和細(xì)光束子午場(chǎng)曲x't之差（X'T-x't），代表了細(xì)光束和寬光束交點(diǎn)前后位置的差。此差值成為“軸外子午球差”，用δL'T表示。δL'T=X'T-x't。

弧矢像差如圖所示，陰影部分所在平面即為弧矢面。把弧矢光線對(duì)的交點(diǎn)B'S到理想像平面的距離用X'S表示，稱為“弧矢場(chǎng)曲”；B'S到主光線的距離用K'S表示，稱為“弧矢彗差”。主光線附近的弧矢細(xì)光束的交點(diǎn)B'S到理想像平面的距離x's用表示，稱為“細(xì)光束弧矢場(chǎng)曲”；X'S-x's稱為“軸外弧矢球差”，用δL'S表示。δL'S=X'S-x's.

垂直像差與子午像面利用不同孔徑子午、弧矢光線在理想像平面上的交點(diǎn)和主光線在理想像平面上的交點(diǎn)之間的距離來(lái)表示的像差，稱為垂軸幾何像差。

為了表示子午光束的成像質(zhì)量，在整個(gè)子午光束截面內(nèi)取若干對(duì)光線，一般取±1.0h，±0.85h，±0.7071h，±0.5h，±0.3h，0h這11條不同孔徑的光線，計(jì)算出它們和理想像平面交點(diǎn)的坐標(biāo)，由于子午光線永遠(yuǎn)位于子午面內(nèi)，因此在理想像平面上交點(diǎn)高度之差就是這些交點(diǎn)之間的距離。求出前10條光線和主光線（0孔徑光線）高度之差即為子午光束的垂軸像差，如圖所示。

為了用垂軸像差表示色差，可以將不同顏色光線的垂軸像差用同一基準(zhǔn)像面和同一基準(zhǔn)主光線作為基準(zhǔn)點(diǎn)計(jì)算各色光線的垂軸像差。一般情況下，我們采用平均中心波長(zhǎng)光線的理想像平面和主光線作為基準(zhǔn)計(jì)算各色光光線的垂軸色差。為了了解整個(gè)像面的成像質(zhì)量，同樣需要計(jì)算軸上點(diǎn)和若干不同像高軸外點(diǎn)的垂軸像差。對(duì)軸上點(diǎn)來(lái)說(shuō)，子午和弧矢垂軸像差是完全一樣的，因此弧矢垂軸像差沒(méi)有必要計(jì)算0視場(chǎng)的垂軸像差1。

像散與場(chǎng)曲軸外點(diǎn)細(xì)光束成像，將會(huì)產(chǎn)生像散和場(chǎng)曲。它們是互相關(guān)聯(lián)的像差。

軸外物點(diǎn)用光束成像時(shí)形成兩條相互垂直且相隔一定距離的短線像的一種非對(duì)稱性像差被稱為像散。

場(chǎng)曲是像場(chǎng)彎曲的簡(jiǎn)稱。場(chǎng)曲是物平面形成曲面像的一種像差。

子午焦線與弧矢焦線由子午光束所成的像是一條垂直子午面的短線t稱為子午焦線。

由弧矢光束所形成的像是一條垂直弧矢面的短線s稱為弧矢焦線。

這兩條短線不想交但相互垂直且隔一定距離。兩條短線間沿光軸方向的距離即表示像散的大小。像散光束是非對(duì)稱又不會(huì)聚于一點(diǎn)的細(xì)光束稱為像散光束。這兩條短線光能量最為集中，它們是軸外點(diǎn)的像2。