Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Синтез

Обучающий модуль

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый   По связи разделов
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог эффектов

Апланат
Апланат

Описание

Апланат (от греч. а — отрицательная частица и plane — блуждание, отклонение, ошибка) — тип фотографического объектива. Апланат состоит из двух ахроматических (ландшафтных) линз, между которыми расположена диафрагма.
Для однолинзовых объективов дисторсия представляет собой нерешаемую проблему. Поэтому, одновременно с появлением фотографии, начались попытки создания симметричных конструкций. Так в 1841 г. Томас Дэвидсон собрал симметричный объектив из двух ахроматов Шевалье, а в 1844 похожая конструкция из двух одинаковых менисков была создана Канделлом. Однако, эти эксперименты ставились скорее по наитию, нежели на основании научных расчётов. И только к 1860 г после создания Боу и Саттоном теории искажений, было доказано, что с помощью симметрии можно устранить не только искажения, но и такие аберрации, как хроматизм увеличения и кома.
Также, разработке апланатов в некоторой степени способствовало создание в 1857 г. Томасом Груббом ахроматического объектива, со значительно исправленной сферической аберрацией. Конструктивно, такой ахромат отличался менискообразностью составляющих его линз. Другие типы ахроматов так же могут быть использованы. При этом достаточно, чтобы выполнялось условие исправления сферической аберрации.
Астигматизм апланатов зависит от значительного (больше 1/2 от фокусного) расстояния между компонентами, и, часто, имеет небольшую отрицательную величину. Что позволяет, хоть немного, исправить «среднюю» кривизну поверхности изображения. Несмотря на это, убывание резкости по полю изображения столь значительно, что угол зрения апланатов не превышает 25-30°. По этой же причине относительное отверстие апланатов, как правило, невелико и ограничивалось F : 8 (хотя, может достигать и F : 3).
Резюмируя, можно сказать, что в пределах некоторого поля изображения, апланат свободен от четырёх из пяти монохроматических аберраций Зейделя (сферической аберрации, комы, астигматизма и дисторсии). И от двух хроматических аберраций (продольного хроматизма и хроматизма увеличения).
Оптическая схема апланата
Рисунок 1
Апланат свободен от сферической аберрации, хроматической аберрации и дисторсии, но в нём не устранён астигматизм.
Наиболее известный портретный объектив И. Петцваля (1840) представлял собой комбинацию из пары двойных ахроматических линз, относительное отверстие достигло 1:3.7, однако обычно относительное отверстие таких объективов ограничивалось 1:8. Апланат вместе с объективом И. Петцваля был основным типом объектива, использовавшегося фотографами 1870-80-х гг.

 

 

Ключевые слова

 

Области техники и экономики

 

Применение эффекта

Апланат - это оптическая система, создающая вследствие исправления сферической аберрации и комы резкое изображение в пределах поля, ограниченного лишь допустимыми пределами астигматизма и кривизны изображения. Апланат используются в качестве объективов зрительных труб и микроскопов. Простейший апланат состоит из двух склееных между собой положительной и отрицательной линз.
Вследствие простоты конструкции, нетребовательности к точности сборки апланаты широко применялись как универсальные объективы с относительным отверстием от 1:8 (для портретных и групповых снимков) до 1:16. С появлением анастигматов апланаты утратили своё значение и выпускаются в небольшом количестве.
Вместе с объективом Й. Петцваля, апланат был основным типом объектива, использовавшегося фотографами в конце XIX и начале ХХ вв. Но уже к 20-м годам ХХ в. был вытеснен анастигматами, обеспечивавшими несравнимо лучшую резкость по полю изображения, и большую светосилу, при меньших габаритных размерах.
Позднее, значительно модифицированные, апланаты применялись в качестве кинопроекционных объективов. В основном, благодаря простоте своей конструкции и дешевизне изготовления. Относительное отверстие таких апланатов может достигать F:1,6. Хотя, ввиду значительности модификаций, относить эти объективы к апланатам можно только условно.

 

Реализации эффекта

Микроскопы Olympus BX41/51/61 предназначены для решения широкого круга научно-исследовательских задач. Модели ВХ51 и ВХ61 могут использоваться как для биомедицинских целей, так и для материаловедения. Основные черты микроскопов данной серии: модульная принцип подбора составных частей микроскопов; возможность установки любого специфичного оборудования; усовершенствованный эргономичный дизайн; устойчивая Y-образная станина микроскопов; наилучшие условия для наблюдений в отраженном свете и при флуоресценции и многое другое.
Микроскоп Olympus BХ-51, вертикальное перемещение станины, встроенный осветитель по Келлеру для проходящего света, 100 Вт галогенная лампочка, переключатель настройки светового потока, ЖК индикатор интенсивности света, встроенные фильтры. Покрытый керамикой механический столик, с механизмом вращения. Конденсоры: Аббе для 4х-100х, ахромат 1,25-100х, ахромат апланат 10х-100х, универсальный для 2х-100х
Рисунок 1
Наблюдения в светлом поле, в темном поле, флуоресцентные, и в поляризованном свете теперь можно проводить при помощи одного набора универсальных объективов. Эта возможность универсальных UIS-объективов обеспечивает гибкость при переходе с одного метода наблюдений на другой без необходимости их смены, что особенно ценно в областях, требующих использования различных микроскопических методов.
 

 Система Ричи-Кретьена. Красным цветом отмечена конфигурация бленд, необходимых для предотвращения попадания на фокальные приборы прямого излучения
Рисунок 1
В 1922 г. французский оптик А. Кретьен предложил модификацию телескопа Кассегрена с главным гиперболическим и вторичным гиперболическим зеркалами. Французский оптик-практик профессор Г. Ричи (долгие годы проработавший в США) построил первый телескоп диаметром 0.5 м по этой схеме. Второй такой телескоп был построен для Морской обсерватории в Вашингтоне (D = 1000 мм, F/6.8).
Теперь эта система носит название Ричи Кретьена и широко применяется при постройке больших рефлекторов. Главная особенность этой системы – отсутствие комы. Это первый в истории зеркальный апланат. Его эквивалентное относительное отверстие принимается 1/6-1/8 (чего нельзя было достичь в системе Кассергена из-за наличия комы). Для этого главное зеркало приходится делать с относительным отверстием 1/2,5-1/3,5. Изготовление таких светосильных гиперболоидов сопряжено с большими трудностями главным образом из-за большого относительного отверстия. Система имеет конструктивное преимущество, поскольку в ней (как и в кассегреновской) эквивалентное фокусное расстояние значительно больше длины трубы. Система применяется, когда нужны умеренные относительные отверстия при больших масштабах снимков.
Недостатки системы Ричи-Кретьена:
Исключительно высокие требования к сохранению во время работы центрировки зеркал.
Невозможность использования прямого фокуса, поскольку он находится за вторичным зеркалом, а кроме того, гиперболическое зеркало само по себе не строит качественного изображения даже на оптической оси.
Не исправлена кривизна поля (фокальная поверхность имеет форму сферы, направленной вогнутостью в сторону вторичного зеркала), поэтому для получения больших полей применяются изогнутые пластинки или линза Пиацци-Смита, которая устанавливается непосредственно перед фокусом и устраняет кривизну поля благодаря соответственно подобранной кривизне самой линзы.
Невыгодное экранирование падающего света вторичным зеркалом и внутренними блендами.
У крупных телескопов возникают затруднения при разгрузке вторичного зеркала, так как его рабочая поверхность обращена вниз.
Наличие вторичного зеркала и растяжек, на которых оно крепится к трубе, значительно усложняет дифракционную картину, особенно от ярких звезд.
Полезное поле зрения ограничено астигматизмом.
 

Литература

1. Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съёмка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977.

2. Волосов Д.С. Фотографическая оптика. — М.: Искусство, 1971.

3. Физическая энциклопедия / Гл. ред. А.М. Прохоров. М.: Большая Российская энциклопедия. Т.I –. 1998.

Формализованное описание Показать

Стартовая страница  О системе  Технические требования  Синтез  Обучающий модуль  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина