光学仪器玻璃.doc

光学仪器玻璃对扩大光学玻璃光学常数的要求随着光学仪器使用范围的扩大及精度的提高，要求不断改善光学系统的视场及成象貭量．这可通过改进光学系统设计、增加透镜片数以及使用非球面透镜等来实现．但透镜片数的增加将使光昕通过的反射表面增加并因此灭小光学系统的远过率，反而降低了光学系统貭量． 而非球面透镜又由于加王困难到目前为止还难于大§2．1—2光学0C器对扩大光学玻璃光学常数朗要求量应用．所以，采用具有特殊光学常数的新型光学玻璃是提高光学系统貭量的有效途径．从光学仪器和光学玻璃的发展历史可以很清楚的看出这一点．最简单的光学仪器如眼镜片、放大镜、简单的目镜等一般用单片透镜制成．制造这些透镜应用了最普通的光学玻璃如K516／641，F616／366等(郎苏联牌号K-8，中—2或德国耶拿—萧特BK—?，F-4)，因而这些玻璃的用量也比较大． 对于较完善的光学仪器，则必须考虑到光学系统各类误差的校正问题．由单色光所形成的误差包括：轴向球面差、彗星差、象散、场曲及畸变等．如使用白光则还包括对不同波长光綫因折射率不同而生的色差．因此，必须将不同类型及品种光学玻璃制成透镜组合，依靠适当地选择折射面的曲率牛径和光焦度，使这些误差减至最小．目前为了便于制造，绝大部分采用球面作为折射面，但球形折射面由于边缘部分偏折较大而使同心光束折射后不能交于轴上一点，产生所谓球差． 此外，当入射光不是单色光时，由于不同波长光綫偏折不同，不同颜色的光綫聚焦于轴上不同位置而产生所谓色差，如图2．1-3所示．为了校正球差和色差最简单的情况是采用二种具有不同折射率及色散的光学玻璃制成一组双胶合透镜．冕啤与燧石玻璃郎满足以上要求．当采用n小而p大的冕牌玻璃作为正透镜及f2大v小的础石玻璃作为负透镜组成胶合透镜时，由远轴光綫偏折大而生的球差自p为负透镜所校正．同时，当胶合透镜满足下列方程时色差亦可得到校正．(A)(B)图2．1—3球差CA)与色差(B)P，——近轴光焦点：厂——远轴光焦点：尸扯——紫色光焦点： l——红色光焦点；卜—光源(2．1-5)式中／为总焦距，／l，／2为二透镜的焦距，v1，，，：为相应二透镜的色散倒数．在消除初级球差及色差后，光学系统一般还存在着高级球差和剩余色差(二级光谱)．如图2．1-4b所示，虽然边缘带与近轴带的轴向象差已完全消除，但中间部分还有球差残余(高级球差)． 消除高级球差的方法之一是增大胶合面曲率牛径。为增加曲率半径必须使二玻璃u值之差增加．因此，新品种光学玻璃的一个发展方向是扩大第二编第一章光学仪器对光学玻璃的要求p值的范围，德国牌号LaK-15(nJc)＝1．620，v＝62．3)与F-16(”。＝1．593，u＝35．6)是这方面发展的一个例子．消除高级球差的另一途径是增加胶合面二方的折射率差，因此，高折射率的重婶及特重燧玻璃(苏联TO，CT中，德国sF，SSF等)和低折射率的氟冕玻璃(苏联刀K及德国FK)也得到了发展． 总之，为了进一步消除球差，要求更加扩大现有光学玻璃的光学常数范围．图2．1—4a二级光谱图2．1—4h鬲辙球差I——校正前：)Ⅱ——校正后1——校正前：ⅡI——校正后一般消色差只是对红紫二色(c綫及F綫)而言，但此时其他各波长仍存在着色差(二级光谱)，如图2．1-4a中曲綫／所示．二级光谱大小由下列参数决定：／旦些lil——／旦丝lil，＼8Ncr／lc＼8Ncr／v1／X一，，9式中8N真F及8Ncr分别为谱綫入，F和C，F之折射瘁差值，$Nx，／8Nc，一般称相对部分色散(注：K，F分别表示冕稗与隧石玻璃)，二级光谱的消除对高貭量显微镜头和天文望远镜设计甚为重要．根据上式，必须使玻璃具有相同的相对部分色散而有不同的，，值．可是绝大多数光学玻璃的v值与占N真f／6Ncr值间成直綫关系，图2．1-5表示苏联商品光学玻璃相对部分色散玻璃与色散倒数间关系．因此，在某些光学系统的设计中不得不使用晶体(caFz及LiF等)，最近WWW.DONGSH.NET 磷冕与氟磷玻璃(苏联中K，德国PsK，PsKs)以及特灯玻璃(苏联00，德国KzF，KzFs)的发展使得有可能利用玻璃的特殊相对部分色散消除二级光谱，但与要求还相差很远．若有一对理想玻璃L，j1：则其纰向色差将较原有色差小得多(图2．1-4a曲綫U)，大孔径镜头要求光綫通过透镜后具有较大的偏折角古，如图2．1-6所示．如将透镜边缘部分作为棱镜看待，则偏折角占兰口·(。一1)，偏折角的大小与透镜的曲率半径成反比，与透镜的折射率成正比．但如过分减小透镜的曲率半径不仅造成加工