Vytisknout
Nadřazená kategorie: Testy techniky
Kategorie: Dalekohledy
Zobrazení: 526

Co je chromatická aberace?

Chromatická aberace (též chromatická vada nebo barevná vada) je barevná vada objektivu, způsobená závislostí ohniskové vzdálenosti čoček na vlnové délce světla. Fyzikální podstatou tohoto jevu je závislost indexu lomu. Tuto vadu lze zmenšit nebo výrazně eliminovat vhodně zvolenými skly s různou disperzí. Chromatická vada se projevuje barevnými lemy (červená, modrá, žlutá - záležitý na typu korekce objektivu) kolem kontrastních ploch. Více v tomto článku. Tato vada má za následek snížení kontrastu obrazu a jeho ostrosti.

 

Takto vypadá na rozostřené hvězdě (difrakční obrazec) typický achromát (nalevo) a semi-APO (který byl získán pomocí Aries chromacoru) před a za fokusem. Více o metodě hodnocení optiky se dočtete ZDE.

 

 

Je několik možností (pokud nemáme k dispozici optické laboratorní testy např. Airylab.com) jak posoudit kvalitu doublet refraktoru. Zajímavé testy prováděl i p. Rohr z Německa, který měřil RC index přímým měřením vzdálenosti jednotlivých Fraunhoferových čar F-C-e dalekohledu.

 

První možnost je u achromátů. Abychom si dokázali představit rychle kvalitu typického Fraunhoferova achromátu i bez výpočtů, tak je na internetu k dispozici tabulka, která nám říká, že pokud chceme kvalitní obraz u achromátu, musíme se pohybovat v zeleném poli, pokud nám stačí akceptovatelná barevná vada, musíme být v modrém poli. Neakceptovatelné je červené pole.

 

Druhá možnost je odhadnout tzv. RC index (Zeiss používal označení S2N) podle znalosti jedno ze skel,  pomocí vzorce RC index = (920*D)/(F*Sp)

Kde D je průměr objektivu v mm
F je světlenost objektivu (průměr/ohnisková délka)
Sp je sekundární spektrum 

Typická sekundární spektrum je
1/2000 pro dublet BK7 / F2 (typický achromat)
1/6000 pro dublet s FPL-51
1/10000 pro dublet s FPL-53
1/16000 pro dublet s CaF2

(Výše uvedené hodnoty je potřeba brát s jistou rezervou,jak bude ukázáno níže, protože např. sklo FPL-53 ve spojení s BK7 může mít bez problému hodnotu 1/40000)

RC index < 1 ukazuje na apochromát

RC index > 1 a < 2 ukazuje na semi apochromát

RC index > 3 ukazuje na achromát

 

Tedy například máme achromát 100/1000 mm pak bude rovnice (920*100)/(10*2000) = 4.6 (do vzorce vkládáme hodnotu Sp za lomítkem). Tedy RC index odpovídá např. dalekohledu TAL 100/1000.

Druhá možnost je, že známe obě skla a můžeme z databáze skel nebo z katalogů jednotlivých výrobců vyčíst přesně potřebné hodnoty.

Nejdříve je důležité určit parciální disperzi skel pomocí rovnice PFe = ( ne-nC) / (nF-nC) pro každé sklo zvlášť a následně vypočítáme ze znalosti Vd (Abbeho čísla)  dle rovnice sekundární spektrum

Sp = (Vd1-Vd2) / (PFe1-PFe2).

Např. dalekohled výrobce nabízí APO 110/660 u něchož známe sklo S-FPL53 a S-NBM51. Dohledáme Vd jednotlivých skel (94.97 a 44.25), pak na základě indexů lomu (nF, nC, ne) spočítáme parciální disperze PFe (0.454545 a 0,463203) a ty dosadíme do výše uvedené rovnice.

Sp = (94.97-44.25) / (0,463203-0.454545) = 5858.

Následně spočítáme RC index na 2.8 podle výše uvedené rovnice, což je takový horší semi-apochromát. Na tomto příkladu vidíme, že označení APO není rozhodně na místě a výrobce klame zákazníka tím, že sice uvádí sklo FPL53, ale v této kombinaci skel to moc nepřináší. Daleko lepší by byl výsledek se sklem BK7, kde by disperze vycházela  řádově lépe. Uznávaný Thomas Beck (autor designů TMB) má velmi pěknou definici apochromátu, kterou by se měli výrobci řídit a nebyl by v tomto ohledu takový zmatek na trhu dalekohledů.

Aby výpočet byl jednodušší připravil jsem ke stažení xls soubor.

Pokud se chce někdo ponořit hlouběji do optiky, doporučuji výborný web o optice od Vladimira Sacka.