Optik Sapmalar
Sapmalar, gerçek bir optik sistemin ideal paraksiyel görüntülemeden sapmaları olup, eksen dışı veya paraksiyel olmayan ışınlar için görüntüyü bulanıklaştırmakta veya bozmaktadır.
Tanım
Bir optik sistemin her nesne noktasını tek bir keskin görüntü noktasına eşleyememesiyle ortaya çıkan, paraksiyel olmayan ışınların geometrisinden kaynaklanan monokromatik sapmalar ve kırılma indisinin dalga boyuna bağımlılığından kaynaklanan kromatik sapmalar olarak sınıflandırılan görüntü oluşumundaki kusurlardır.
Kapsam
Bu konu, paraksiyel yaklaşımın bozulduğu veya farklı dalga boylarındaki ışığın söz konusu olduğu durumlarda ortaya çıkan mükemmel görüntü oluşumundan sistematik sapmaları ele almaktadır. Küresel sapma, koma, astigmatizm, alan eğriliği ve distorsiyon olmak üzere beş temel (Seidel) monokromatik sapmayı ve dispersiyondan kaynaklanan kromatik sapmayı içermektedir. Sapmaların dalga cephesi tanımını, açıklık ve alana bağımlılıklarını ve mercek tasarımında bunları dengelemek veya düzeltmek için kullanılan stratejileri incelemektedir.
Temel sorular
- Gerçek mercekler neden eksen dışı veya geniş açıklıklı nesne noktalarının mükemmel görüntülerini oluşturamaz?
- Temel sapmaların belirgin türleri nelerdir ve her biri görüntüyü nasıl bozar?
- Kromatik sapma dispersiyondan nasıl kaynaklanır ve nasıl düzeltilir?
- Çok elemanlı bir tasarım sapmaları birbirine karşı nasıl dengeleyebilir?
Anahtar kavramlar
- küresel sapma
- koma
- astigmatizm
- alan eğriliği
- distorsiyon
- kromatik sapma
- dalga cephesi hatası
- Abbe sayısı
Temel kuramlar
- Seidel (üçüncü dereceden) sapma kuramı
- Dalga cephesi hatasının açıklık ve alan açısında üçüncü dereceye genişletilmesi, her biri açıklık ve alana karakteristik bir bağımlılığa sahip olan küresel sapma, koma, astigmatizm, alan eğriliği ve distorsiyon olmak üzere beş temel monokromatik sapma ortaya çıkarır.
- Kromatik sapma ve akromatizasyon
- Kırılma indisi dalga boyuna göre değiştiği için odak uzaklığı renge bağlıdır; tamamlayıcı dispersiyona sahip mercekleri akromatik bir çiftte birleştirmek, iki veya daha fazla dalga boyunu ortak bir odağa getirir.
Klinik önem
İnsan gözünün hem düşük dereceli kırılma kusurları hem de yüksek dereceli sapmaları, dalga cephesi aberometrisi ile ölçülmekte ve gözlük, özel kontakt lensler veya refraktif cerrahi ile düzeltilmektedir; sapmaları kontrol etmek, yüksek çözünürlüklü mikroskoplar ve astronomik cihazlar için de hayati öneme sahiptir.
Tarihçe
Seidel, 1856'da beş temel sapmanın üçüncü dereceden kuramını yayımlayarak mercek tasarımcılarına sistematik bir terminoloji sağlamıştır. Daha önce Fraunhofer ve diğerleri, kromatik sapmayı kontrol altına almak için akromatik çiftler geliştirmişti ve Abbe daha sonra mikroskop optiği üretiminde mercek tasarımını daha sağlam bir teorik ve metrolojik temele oturtmuştur.
Öne çıkan isimler
- Ludwig von Seidel
- Ernst Abbe
- Joseph von Fraunhofer
İlgili konular
Temel eserler
- bornwolf1999
- smith2007
Sıkça sorulan sorular
- Küresel sapma ile kromatik sapma arasındaki fark nedir?
- Küresel sapma, küresel bir yüzeyin farklı bölgelerinden geçen ışınların farklı mesafelerde odaklandığı monokromatik bir kusurdur; kromatik sapma ise farklı dalga boylarındaki ışığın farklı miktarlarda kırılması ve dolayısıyla farklı noktalarda odaklanması nedeniyle ortaya çıkar.
- Sapmalar tamamen ortadan kaldırılabilir mi?
- Hiçbir tek mercek tüm sapmalardan arınmış değildir, ancak eleman şekillerinin, malzemelerin ve aralıkların dikkatli seçimi ve asferik yüzeylerin kullanımı, kalan sapmaları belirli bir uygulama için ihmal edilebilir bir seviyeye indirebilir.