Dışbükey lensler farklı dalga boylarındaki paralel ışık ışınlarını farklı noktalara yakınlaştırır mı?

Kameraları ve lensleri incelemeye başlıyorum. Konveks lenslerdeki açıklamaları okuyarak ve videoları izleyerek , paralel ışık ışınlarının odak noktası adı verilen tek bir noktaya yaklaştıklarını öğrendim.

Şimdi, Snell'in yasasına göre, farklı dalga boylarındaki (farklı renkler gibi) ışık farklı açılarla kırılıyor. Bana öyle geliyor ki, farklı renkler farklı odak noktalarına sahip.

Dışbükey lensler farklı dalga boylarındaki paralel ışık ışınlarını farklı noktalara yakınlaştırır mı?

Evet. Farklı ışık dalga boylarının ayrılmasına dağılma denir . Saydam bir ortamın kırılma indisi frekansa bağlı olduğundan, ışığın farklı dalga boyları farklı açılarda kırılır . Sık sık taç camı, çakmaktaşı cam, elmas, su, vb. Gibi farklı malzemeleri "kırılma indeksine" sahip olarak tanımlarız, ancak bu tekil indeks tek bir dalga boyunda kırılmayı temsil eder. Örneğin, Wikipedia'nın kırılma indeksleri listesinde , malzemelerin endekslerinin çoğu 589.29 nm dalga boyunda belirtilir.

^{Çeşitli camların dalga boyuna karşı kırılma indisi grafiği. Bir malzemenin dağılımı kabaca çizginin belirli bir malzeme için gölgeli bölgenin (optik dalga boyu) sınırındaki kırılma indeksleri boyunca eğimidir. By DrBob dan, Wikimedia Commons . CC BY-SA 3.0}

Bir miktar miktarı , belirli bir kırılma ortam içinde dispersiyon denir Abbe sayısı bu malzemenin. Kabaca Abbe sayısı, malzemenin belirli bir sarı dalga boyunda kırılma indisinin, belirli mavi ve kırmızı dalga boylarındaki kırılma indeksleri arasındaki farka oranıdır. Abbe sayısı ne kadar yüksek olursa, bir malzemenin sergilediği dağılım o kadar az olur.

Dispersiyon, merceklerde uzunlamasına renk sapmasına neden olan şeydir (ayrıca bkz. Kromatik Sapma Nedir? ), Böylece farklı ışık dalga boyları farklı odak uzunluklarına odaklanacaktır.

^{Diyagram tasviridir uzunlamasına renk sapmaları ile DrBob gelen ortak bir havuz deposundan . CC BY-SA 3.0}

Bu, farklı Abbe numaralarına sahip iki (veya daha fazla) cam parçasıyla evlenerek düzeltilir. Örneğin, akromatik bir çift, optik ışık dalga boylarının odak uzunluklarındaki değişimi azaltmak için çakmaktaşı cam içbükey elemanlı bir taç cam dışbükey eleman kullanır.

^{Renksiz tarafından, renk sapması düzeltme dubletinden DrBob gelen Wikimedia Commons . CC BY-SA 3.0}

Diğer düzeltici elemanlar gibi, mevcut apochromats ve superachromats .

Bir yıldız gibi uzak mesafeli bir nesneden gelen ışık, lense paralel ışınlar olarak ulaşır. Lensi enine çevirdikçe yönlerini değiştirmek zorunda kalırlar. İçe doğru eğilirler, biz Latin'den bu kırılmayı geriye doğru bükmek olarak adlandırıyoruz. Bu ışınların izini çizebiliriz; bir koninin şeklini bulurlar. Bulduğumuz şey, ışığın menekşe konisinin tepesi merceğe daha sonra yeşil, sarı, turuncu, kırmızı vb. Daha da kötüsü, en büyük kırmızı yansıtma mesafesi mavi görüntüden daha büyüktür. Her seferinde bir renge odaklanamayız. Diğer renkler bunun için odak dışı. Buna renk sapması (renk hatası) diyoruz.

Az önce tarif ettiğim şeye uzunlamasına renk sapması denir. Bunu, her biri zıt renk sapması olan iki lensi birbirine sandviçleyerek bir lens oluşturarak hafifletebiliriz. Akromatik bir çift (renk hatası olmadan İngilizce) kullanıyoruz. Zayıf negatif (içbükey) ile birleştirilmiş güçlü bir dışbükey (pozitif güç) lens. Ayrıca kullanılan cam her biri için farklı olacaktır. Böyle bir düzenleme kırmızı ve menekşe tepelerini bir araya getirir. Bitirmedik.

Kırmızı ve menekşeyi bir araya getiriyoruz, ancak lens sistemindeki yolları hala farklı uzunluklara sahip, bu nedenle her birinin odak uzunlukları küçük bir (farklı). Buna enine renk sapması denir. Bu odak uzaklığı farkının sonucu olarak, bir yıldıza baktığımızda renklerin gökkuşağıyla saçılan nesneleri görüyoruz.

Şimdi birkaç mercek kullanarak işe gidiyoruz ve tüm renk sapmalarını hafifletebilir, ancak ortadan kaldırabiliriz. Bununla birlikte, bir ayna merceği, camın dış tarafında gümüşleşmesine sahiptir. Işığın asla güçlü bir objektifin (ana mercek) enine olmasına gerek yoktur. Böylece renk sapmaları içermezler.

Bu olduğunu düşünme. Hepsi ve hepsiyle başa çıkmak için beş tane daha tek renkli sapma var.

Evet onlar yapar. Bu renk sapmasının nedenidir . Aslında iki şekilde olur. Eksenel renk sapmaları (uzunlamasına CA olarak da bilinir) farklı dalga boyları farklı mesafelere odaklandığından oluşur. Enine renk sapmaları (veya yanal CA) farklı dalga boylarının farklı büyütülüp çarpıtılması nedeniyle olur.

Ancak, kamera lensleri basit lensler değildir - bunu ve diğer sapmaları en aza indirgemek için özel olarak tasarlanmış farklı öğelerin karmaşık kombinasyonlarıdır (diğer bazı örnekler için lensi hangi görüntü kalitesi özellikleri iyi veya kötü yapar? Konusuna bakın).

Olarak belirlenmiş lensler arayın akromatik veya apokromatik tasarımı özellikle renk sapması minimize edilmesi üzerine odaklanmaktadır bir göstergesi olarak - bazen "APO" gibi şeyler içeren mercek adları ile.