光學望遠鏡成像理論基礎

光學望遠鏡成像理論基礎幾何光學波動光學全波段光學*光學鍍膜*信息光學*量子光學*理想光具組理論*理想成像與共線變換理想成像要求空間每一點都嚴格成像，也就是物方的每個同心光束轉化為像方的一個同心光束。滿足這種理想成像要求的光具組，叫做理想光具組。它是實際成像（傍軸成像）過程的抽象和理想化；理想光具組的性質：（1）物方每個點對應像方一個點（共軛點）（2）物方每條線對應像方一條線（共軛線）（3）物方每個面對應像方一個面（共軛面）任何偏離以上理想成像的現象，都稱為像差(aberration)*理想光具組的性能與實際成像：（1）物方每點發(fā)出的同心光束，在像方仍為同心光束。（2）垂直于光軸的物平面上各點的像仍在垂直于光軸的一個平面上。（3）在每個像平面內橫向放大率是常數，從而保持物像之間的幾何相似性。像差可分單色像差和色像差兩大類。單色像差有五種：①球面像差，②彗形像差，③像散，④像場完全，⑤畸變，其中①②是大孔徑引起的，③④⑤是大視場引起的；①②③破壞了光束的同心性，④使像場彎曲，⑤破壞了物像的幾何相似性。

以上五種像差彼此有著密切的聯系，往往幾種同時存在（因為單色像差均由正弦函數冪級數展開式的三次項引起；若要制造更精密的望遠鏡，需要考慮更高次項造成的影響）。

單色像差為統(tǒng)稱幾何像差。復色光引起的色像差簡稱色差。由于透鏡材料的折射率是波長的函數，由此而產生的像差。即使完全消除了所有幾何像差，實際上也是不能滿足理想成像的條件的。

色差要用波動光學來分析。望遠鏡的原理與光路嚴格的望遠系統(tǒng)（物鏡目鏡焦距重合）沒有焦點，沒有焦平面。*像差包括：球面像差；彗形像差；像散；像場彎曲；畸變;1)球面像差：不同傾斜角的光線的像點不同；*如何消除球差？①配曲法：透鏡焦距f是n、r1、r2的函數。故對給定的n、f，可以有不同曲率比的r1和r2，合理選擇這個比值可以使球差的數值達到最小，但不能完全消除。例如選擇比為-1/6的兩塊相同的透鏡反拼在一起，可以減少透鏡球差，叫做配曲法。②復合透鏡法：經理論計算表明，凹透鏡是正球差，凸透鏡是負球差，可以把凹凸兩個透鏡復合起來，就可以在某個高度上完全消除球差。2)彗形像差：軸外物點發(fā)出的光束中不同口徑的光成像點中心不同。入射的不同環(huán)帶的光線，會在理想像平面上形成半徑變化的并且沿視場半徑方向偏移的像圈。它們的組合會使物點的像成為形狀同彗星相似的彌散斑。abza’b’z’c球差和彗差常?；煸谝黄?，只有消除了球差之后才能比較明顯地看到彗差。利用配曲法可以消除彗差，復合透鏡也能消除彗差。然而消除球差和彗差的條件往往不一致，二者結合在一起不容易同時消除。3)像散；表示軸外物點以細光束成像，子午面和弧矢面上的光線分別成像為不重合的子午像點和弧矢像點。4)像場彎曲；實際像不是垂直光軸的線段；5)畸變:像面上不同地方的橫向放大倍數不同，導致物像的不相似。枕形畸變桶形畸變***光學儀器的分辨本領最小分辨角（兩光點剛好能分辨）光學儀器分辨率光學儀器的通光孔徑*瑞利判據

對于兩個強度相等的不相干的點光源（物點），一個點光源的衍射圖樣的主極大剛好和另一點光源衍射圖樣的第一極小相重合，這時兩個點光源（或物點）恰為這一光學儀器所分辨.*分辨本領相關的應用計算——由口徑求分辨角和放大率*分辨本領相關的應用計算——由口徑求分辨角和放大率*分辨本領相關的應用計算——由分辨角求口徑和放大率*