Ахроматизм

Ахроматизм. Когда световые лучи переходят из одной среды в другую, они отклоняются от первоначального направления; это отклонение или преломление (см. свет) имеет различную величину для лучей различной длины волны (т. е. различной цветности). Поэтому, например, белые лучи, исходящие из данной точки S (черт. 1), после прохождения через выпуклую чечевицу L не соберутся в одной точке, но обнаружат разложение света (дисперсию).

Наиболее преломляемые (фиолетовые) лучи соберутся в точке m, наименее преломляемые (красные) — в точке р; точка n будет фокусом зеленых лучей. Где бы мы ни поместили экран, изображение точки S всегда получится в виде разноцветно окрашенного пятнышка. Это явление называется хроматической аберрацией. Для уничтожения хроматической аберрации употребляют оптические системы, составленные из двух (или более) сортов стекла; такие системы называются ахроматическими. Рассмотрим сначала устройство и действие ахроматической призмы.

Она состоит из двух призм (черт. 2), обращенных преломляющими ребрами в противоположные стороны и сделанных из различных сортов стекла. Пусть n_k и К_k будут показатели преломления первой и второй призмы для красного луча, n_c и N_c — то же для синего луча, а и А — преломляющие углы той и другой призмы. Если призмы тонки, и белый луч падает на них при малом угле падения, то отклонение красного луча совокупностью обеих призм будет равно (n_k — 1) а—(N_K — 1) А, отклонение синего будет (n_c — 1) а—(N_c —1) А. Можно выставить требование, чтобы оба отклонения были равны друг другу; решив полученное отсюда уравнение, найдем

A/a = (n_c-n_k)/(N_c-N_k)

Разность показателей преломления для синего и красного луча можно назвать светорассеянием данного сорта стекла. Последняя формула показывает, что преломляющие углы обеих призм должны быть обратно пропорциональны их светорассеяниям. Если это условие соблюдено, то два разноцветных луча (в нашем примере красный и синий) выйдут из такой сложной призмы по одному направлению и смешаются. Но лучи других цветностей вообще останутся не смешанными: получится небольшая остаточная дисперсия. Комбинируя три призмы из трех различных веществ, можно достигнуть еще большей ахроматизации.

Ахроматические чечевицы строятся подобно ахроматическим призмам. Так, для ахроматизации собирающей чечевицы к ней надобно присоединить другую, рассеивающую, которая уничтожила бы дисперсию лучей, вызванную первой, не уничтожая в то же время (а только уменьшая) сходимость преломленных лучей. Первая чечевица может быть сделана из кронгласа, вторая из флинтгласа.

История вопроса об ахроматизации. Ньютон считал задачу о построении ахроматических стекол неразрешимой. В опровержение такого мнения Эйлер (ошибочно) указал на глаз, как на пример ахроматической системы. В 1754 г. Клингенстьерна доказал неправильность исходного положения Ньютона, и в 1755 г. Доллонд приготовил первое ахроматическое стекло. Огромным прогрессом теория и техника ахроматизма обязана Фраунгоферу, который вычислил и построил несколько ахроматических объективов. Значительный шаг вперед сделан в этом отношении в последнее время, благодаря работам Аббе, Шотта (изобретение новых сортов стекла, почти не дающих «остаточной дисперсии») и др.

А. Бачинский.