После открытия Исааком Ньютоном явления хроматической аберрации в научном мире XVIII века возобладало убеждение, что создать линзовый телескоп без радужных цветных ореолов физически невозможно. Ньютон считал, что коэффициент преломления и дисперсия света одинаковы для любых сортов стекла. Однако в 1733 году английский юрист и оптик-любитель Честер Мур Холл опроверг вывод Ньютона, изготовив первый ахроматический объектив путем комбинации двух линз из разных сортов стекла — легкого крона и тяжелого флинта.
Оптическая компенсация дисперсии света склеенной дуплетной линзой
Холл обнаружил, что дисперсионные свойства стекол различаются: собирающая линза из крона и рассеивающая линза из флинта с разной кривизной взаимно нейтрализовали разложение цветов, сохраняя фокусировку света.
Пошаговый процесс устранения аберрации в ахроматическом дуплете
Прохождение света сквозь двухлинзовый ахроматический объектив Холла происходит следующим образом:
- Вход света в двояковыпуклую линзу из крона: Первичный элемент собирает лучи, но создает расщепление цветов (хроматизм).
- Прохождение сквозь вогнутую линзу из флинта: Вторая линза из тяжелого свинцового стекла рассеивает цвета в противоположном направлении.
- Взаимная компенсация дисперсии: Различная дисперсия крона и флинта полностью сводит синие и красные лучи в единый фокус.
- Формирование резкого изображения: Телескоп создает чистое, незамыленное цветными ореолами изображение астрономических объектов.
Сравнение одиночной линзы и ахроматического дуплета Холла
Изобретение Честера Мура Холла 1733 года вернуло линзовые телескопы-рефракторы в большую астрономию, позволив уменьшить их длину в десятки раз.
| Оптический параметр | Одиночная линза (до 1733 года) | Ахроматический дуплет Холла (1733) |
|---|---|---|
| Количество стекол в объективе | Одна двояковыпуклая линза | Две линзы (двояковыпуклый крон + вогнутый флинт) |
| Хроматическая аберрация | Сильная (красочные радужные ореолы) | Устранена (чистое фокусирование световых волн) |
| Требуемая длина трубы телескопа | Гигантские трубы (до 20–40 метров) | Компактные удобные трубы (1–2 метра) |
Совет от istoknews.com
Изучая историю оптических приборов и фотоаппаратов, помните, что любой современный объектив от смартфона до телескопа состоит из многолинзовых ахроматических и апохроматических блочных групп. Читайте материалы из архива истории техники на istoknews.com.