象差

象差

象差(aberration),透鏡或反射鏡所呈的像與原物面貌並非完全相同的現象。造成球面象差的原因是由於一點光源發散的光線被分聚在不同的點上的緣故。色彩象差的原因是透鏡的折光指數隨光波的長短而變化,從而引起象的邊緣呈現色彩。

簡介

象差

象差(aberration),透鏡或反射鏡所呈的像與原物面貌並非完全相同的現象。造成球面象差的原因是由於一點光源發散的光線被分聚在不同的點上的緣故。色彩象差的原因是透鏡的折光指數隨光波的長短而變化,從而引起象的邊緣呈現色彩。

光學中,實際象與根據單透鏡理論確定的理想像的偏離。這些偏離是折射定律造成的。“象差”是由透鏡對色光的不同彎曲能力所致,並造成帶有色暈的象。與色無關的象差(“單色象差”)包括使象變形的象差(“畸變”、“場曲”)和使象模糊的象差(“球差”、“慧差”、“散光”)。象差在照相機、望遠鏡和其他光學儀器中可以通過透鏡的組合減小到最低限度。鏡面也有與透鏡一樣的單色象差,但沒有象差。

顯微鏡

顯微鏡成像受各種象差的影響,顯微鏡的主要光學部件是物鏡,而物鏡有各種各樣的型號,比如消色差物鏡,平場物鏡等等,這些物鏡都是對應於要消除某種象差,從而提高成像質量的,例如消色差物鏡是用來消除色差,平場物鏡是用來消除場曲的。

介紹顯微鏡一般存在的象差

一 色差(Chromatic aberration)

色差色差

發生在多色光為光源的情況下,單色光不產生色差
白光由紅 橙 黃 綠 青 藍 紫 七種組成,各種光的波長不同 ,所以在通過透鏡時的折射率也不同,這樣物方一個點,在像方則可能形成一個色斑。
消除方法:
使用單色光(加入濾光片),光學設計消除

二 球差(Spherical aberration)

球差球差

球差是軸上點的單色相差,是由於透鏡的形表面造成的。球差造成的結果是,一個點成像後,不在是個亮點,而是一個中間亮 邊緣逐漸模糊的亮斑。從而影響成像質量。
消除方法:
使用凸、凹透鏡組合

三 慧差(Coma)

慧差屬軸外點的單色相差。軸外物點以大孔徑光束成像時,發出的光束通過透鏡後,不再相交一點,則一光點的像便會得到一逗點壯,型如慧星,故稱"慧差"。

彗差彗差

消除方法:
使用軸向平行光

四 象散(astigmatism)

象散也是影響清晰度的軸外點單色相差。當視場很大時,邊緣上的物點離光軸遠,光束傾斜大,經透鏡後則引起象散。象散使原來的物點在成像後變成兩個分離並且相互垂直的短線,在理想像平面上綜合後,形成一個橢圓形的斑點。
消除方法:
通過複雜的透鏡組合來消除。

五 場曲(Curvature of field)

場曲場曲

“象場彎曲”。當透鏡存在場曲時,整個光束的交點不與理想像點重合,雖然在每個特定點都能得到清晰的象點,但整個象平面則是一個曲面。這樣在鏡檢時不能同時看清整個相面,給觀察和照相造成困難。
研究用顯微鏡的物鏡一般都是平場物鏡,這種物鏡已經矯正了場曲。

六 畸變(Distortion)

前面所說各種相差除場曲外,都影響象的清晰度。畸變是另一種性質的相差,光束的同心性不受到破壞。因此,不影響象的清晰度,但使象與原物體比,在形狀上造成失真。

畸變畸變

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