[科普中國(guó)]-慧差

簡(jiǎn)介

由位于主軸外的某一軸外物點(diǎn)，向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的單色圓錐形光束，經(jīng)該光學(xué)系統(tǒng)折射后，若在理想平面處不能結(jié)成清晰點(diǎn)，而是結(jié)成拖著明亮尾巴的彗星形光斑，則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為彗差。

簡(jiǎn)而言之，彗差是軸外物點(diǎn)發(fā)出寬光束通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)后，并不會(huì)聚一點(diǎn)，相對(duì)于主光線而是呈彗星狀圖形的一種失對(duì)稱的像差。

距離主光線向點(diǎn)越遠(yuǎn)，形成的圓斑直徑越大。

這些圓斑相互疊加的結(jié)果就形成了帶有彗星形狀的光斑。

光斑的頭部（尖端）較亮，至尾部亮度逐漸減弱，稱為彗星像差，簡(jiǎn)稱彗差。1

分類（1）子午彗差

子午彗差指對(duì)子午光線度量的彗差。

子午光線對(duì)交點(diǎn)離開(kāi)主光線的垂直距離用來(lái)表示此光線對(duì)交點(diǎn)偏離主光線的程度。

（2）弧矢彗差

弧矢彗差指對(duì)弧矢光線度量的彗差。

弧矢光線對(duì)交點(diǎn)離開(kāi)主光線的垂直距離用來(lái)表示此光線對(duì)交點(diǎn)偏離主光線的程度。

彗差的形狀彗差的形狀有兩種：

（1）彗星像斑的尖端指向視場(chǎng)中心的稱為正彗差；

（2）彗星像斑的尖端指向視場(chǎng)邊緣的稱為負(fù)彗差；

由于彗差沒(méi)有對(duì)稱軸只能垂直度量，所以它是垂軸像差的一種。2

彗差對(duì)成像的影響（1）像的清晰度，使成像的質(zhì)量降低；

（2）彗差對(duì)于大孔徑系統(tǒng)和望遠(yuǎn)系統(tǒng)影響較大；

（3）彗差的大小與光束寬度、物體的大小、光闌位置、光組內(nèi)部結(jié)構(gòu)（折射率、曲率、孔徑）有關(guān)；

（4）對(duì)于某些小視場(chǎng)大孔徑的系統(tǒng)（如顯微鏡），常用“正弦差”來(lái)描述小視場(chǎng)的彗差特性；

（5）正弦差等于彗差與像高的比值，用符號(hào)表示：

相關(guān)概念像散由于發(fā)光物點(diǎn)不在光學(xué)系統(tǒng)的光軸上，它所發(fā)出的光束與光軸有一傾斜角。該光束經(jīng)透鏡折射后，其子午細(xì)光束與弧矢細(xì)光束的匯聚點(diǎn)不在一個(gè)點(diǎn)上。即光束不能聚焦于一點(diǎn)，成像不清晰，故產(chǎn)生像散。

像散也是影響清晰度的軸外點(diǎn)單色像差。當(dāng)視場(chǎng)很大時(shí)，邊緣上的物點(diǎn)離光軸遠(yuǎn)，光束傾斜大，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后則引起像散。像散使原來(lái)的物點(diǎn)在成像后變成兩個(gè)分離并且相互垂直的短線，在理想像平面上綜合后，形成一個(gè)橢圓形的斑點(diǎn)。像散是通過(guò)復(fù)雜的透鏡組合來(lái)消除。

從原理上來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)而言之，就是子午像點(diǎn)和弧矢像點(diǎn)不重合。造成不同軸向位置成像不同。像散與光學(xué)系統(tǒng)的僅與視場(chǎng)有關(guān)。視場(chǎng)越大，像散現(xiàn)象越明顯。若是發(fā)光點(diǎn)在齊明點(diǎn)或是球心位置，無(wú)像散。

場(chǎng)曲場(chǎng)曲又稱“像場(chǎng)彎曲”。當(dāng)透鏡存在場(chǎng)曲時(shí)，整個(gè)光束的交點(diǎn)不與理想像點(diǎn)重合，雖然在每個(gè)特定點(diǎn)都能得到清晰的像點(diǎn)，但整個(gè)像平面則是一個(gè)曲面。這樣在鏡檢時(shí)不能同時(shí)看清整個(gè)像面，給觀察和照相造成困難。

球差球差是由于電磁透鏡中心區(qū)域和邊緣區(qū)域?qū)﹄姶挪〞?huì)聚能力不同而造成的。遠(yuǎn)軸電磁波通過(guò)透鏡時(shí)被折射得比近軸電磁波要厲害得多，因而由同一物點(diǎn)散射的電磁波經(jīng)過(guò)透鏡后不交在一點(diǎn)上，而是在透鏡相平面上變成了一個(gè)漫射圓斑。球差是限制透鏡分辨本領(lǐng)最主要的因素。3