Все о космосе

Космос. Астрономия. Вселенная. Наука

Leaf
Главная
Новости
FAQ по Астрономии
Астрословарь
Древняя астрономия
Современные теории
Метагалактика
Солнечная система
Статьи о космосе
Космонавтика
Галерея астрофото
Популярно о космосе
Карта сайта
Поиск
Обратная связь
Партнеры

Астрономия
Leaf Главная arrow Современные теории arrow Современные теории о космосе и жизни arrow Развитие геометрической оптики



Развитие геометрической оптики PDF Напечатать Е-мейл

Положение о прямолинейности лучей, законы отражения и преломления (даже в приближенной формулировке, известной еще во времена Птоломея), позволили создать новую науку математического характера, получившую название геометрической оптики. Первые шаги были проложены Кеплером, в «Диоптрике» которого приведены некоторые положения оптики параксиальных лучей (лежащих в непосредственной, близости от оси и не требующих точной формулировки закона преломления) и описаны основные свойства линз, зрительных труб и микроскопов. Декарт, независимо от Снелля открывший точный закон преломления, указал, какую форму должны иметь преломляющие поверхности оптических систем, дал расчет и схему оформления астрономической трубы и микроскопа и даже подробно разработал специальный станок для шлифовки гиперболических поверхностей. Однако он не принимал во внимание явление дисперсии, которое в то время еще не было известно, а также и дифракционные явления. Естественно поэтому, что Декарт переоценивал возможности своих труб и предполагал, что на планетах и звездах можно будет наблюдать такие же предметы, как и на Земле, если только найдется опытный мастер, который сумеет построить трубу достаточно совершенную. Заботясь об удобстве наблюдателя, работающего с помощью астрономической трубы, обладающей необходимым для такой цели увеличением, он, по-видимому, первый предложил применять целый набор искателей с различными увеличениями.

Ньютон, открывший явление дисперсии света, указал на преимущественное значение, которое имеют хроматические аберрации среди всех остальных; в частности, он показал, что плохое качество изображений, даваемых астрономическими трубами, обусловлено хроматической аберрацией, а не сферической, как думал Декарт. Однако построив неправильную теорию, связывающую преломление с дисперсией, он пришел к неверному выводу о невозможности исправления хроматической аберрации в оптических системах, состоящих из линз. Ему принадлежат первые формулы, связывающие положения предмета и его изображения в параксиальной области и приближенное выражение сферической аберрации для сферической преломляющей поверхности. Им описано явление астигматизма тонких пучков.

Русский академик Эйлер в своих «Письмах» доказал (1760 г.) неправильность ньютоновского утверждения о невозможности исправления хроматической аберрации в линзовых системах и показал, как можно рассчитать ахроматический объектив микроскопа. Его коллега и последователь Эпинус изготовил такой объектив в 1784 г. Несколько раньше первые ахроматические объективы астрономических труб были построены Доллондом чисто эмпирическим путем.

В середине XIX столетия была решена полностью задача определения аберраций центрированных систем, а в дальнейшем методика расчета оптических систем стала развиваться на основании теории аберраций. Лишь в XX столетии эта методика постепенно вытеснила грубо эмпирические приемы изготовления оптических систем на основании многочисленных проб.

Но уже ранее было известно, что качество изображения оптической системы не определяется целиком ее аберрациями. Оказалось, что в идеально исправленных системах, например параболических рефлекторах, не удается получить точечных изображений звезд. Причина заключалась в явлениях дифракции. Эри (1834 г.) показал, как должнб выглядеть изображение звезды в идеальном безаберрационном инструменте, если выполнить вычисления согласно принципу Гюйгенса — Френеля. Результаты вычислений совпадают с результатами непосредственных наблюдений и измерений, как показали опыты Фуко для зрительных труб.

Дифракционные явления значительно усложняют изображение наблюдаемых объектов и затрудняют его истолкование. Однако в ряде случаев они сами могут быть использованы в специальных приборах для решений такой задачи, как определение угловых диаметров звезд и малых планет (Майкельсон).

<Предыдущая   След.>