Исследование качества оптических систем дифракционными методами.

Метод Линника – обеспечивает возможность измерения поперечной сферической аберрации и комы в изображении точки на оптической оси, продольной сферической аберрации для точек вне оптической оси.

Метод основан на использовании явления дифракции. Положения точек фокуса фиксирует путем совмещения полос дифракционных картин, образующихся при прохождении лучей через узкие отверстия специальной диафрагмы.

Ширина прямоугольного отверстия в диафрагме существенно сказывается на вид изображения щели, установленной в фокальной плоскости коллиматора. Если ее взять большой, то изображение щели получается достаточно узким и четким, однако такое отверстие выделяет слишком большую площадь из зрачка контролируемой системы и измерения аберраций станут неопределенными.

С уменьшением ширины прямоугольного отверстия начинают проявляться в результате чего появляется вместо одного несколько изображений щели: центральное, наиболее яркое и симметрично от него боковые, меньшей интенсивности. Практически глаз видит так называемою тройниковую картину, состоящую из трех изображений щели: центрального, соответствующих первым максимумам дифракционной картины.

Для повышения точности, узкий пучок лучей выделяют двумя прямоугольниками отверстиями. Применение парных отверстий приводит к образованию внутри каждого максимума еще несколько очень четких максимумов, что в значительной степени облегчает наводку и повышает точность измерений.

Измерение поперечной сферической аберрации проводят, передвигая парную прямоугольную диафрагмой системы и через микроскоп наблюдает за изображением щели коллиматора. При наличии аберрации изображение щели будет смещаться в направлении, перпендикулярном к оси установки. Это смещение измеряют окуляр-микрометром.

На графике поперечной сферической аберрации по оси абсцисс откладывают величину смещения изображения щели , а по оси ординат – относительные величины расположения зоны падения лучей на испытуемую систему - , что позволяет сравнить график аберраций оптических систем, отличающихся друг от друга размерами входных зрачков (рис. 10.3.).

Вид графика зависит от плоскости, в которой выполняются измерения. В гауссовой плоскости изображения щели не будет смещаться относительно перекрестия окуляр-микрометра, в противном случае наблюдается смещение изображения щели.

Для совмещения предметной плоскости микроскопа с гауссовой плоскостью контролируемой системы, микроскоп перемещают вдоль его оси.

Окончательную проверку правильности фокусировки микроскопа на гауссову плоскость осуществляют по виду графика поперечной сферической аберрации. Если касательная к графику сферической аберрации в его центральной части совпадает с осью ординат, то измерения были проведены в гауссовой плоскости. При измерении аберрации в не гауссовой плоскости проводят касательную к графику аберрации в центральной его части и аберрации отсчитывают относительно этой касательной. Смещение плоскости измерения характеризуется наклоном кривой аберрации.

Для определения комы соединяют крайние точки кривой поперечной аберрации прямой линией; расстояние К, отсекаемое этой прямой на оси абсцисс, характеризует кому.

Для нахождения поперечной сферической аберрации для точки вне оси сохраняют ту же схему, однако используют систему поворачивают на скамье на интересующие исследователя углы.

Продольную сферическую аберрацию измеряют как разность продольных перефокусировок микроскопа на изображении щелевой диафрагмы, но при этом открывают сразу по два симметрических относительно оси парных отверстия. Аберрация измеряется как разность перефокусировок микроскопа при измерении высоты входа лучей в испытуемую систему ( ) (рис. 10.4.).

Так как при переходе к осевым зонам, резко возрастает глубина фокусировки (углы между пресекающимися лучами становятся малыми) и наводка микроскопа получается неопределенной, то точки графика, соответствующие малым зонам, находятся экстраполированием.

Измерения поперечной и продольной сферической аберраций выполняются в большинстве для (линия D) путем использования интерференционного светофильтра.

Измерение хроматической аберрации выполняют так же, как продольной сферической, но при этом открывают только одну зону (m=0,7г) и в процессе измерений меняют светофильтры. Принято проводить измерения для линий С, D, E, F (рис. 10.5.).

По результатам измерений строят график: по оси абсцисс откладывают смещения микроскопа, а по оси ординат – длины волн.