Аберрация сферическая

(рис. 17.3 в, 17.6) характеризуется тем, что лучи света, вышедшие из точки объекта, расположенной на оптической оси, после преломления (отражения) всеми элементами оптической системы, не собираются в одну точку. Каждый луч пересекает оптическую ось в различных ее точках.

Рис. 17.3. Графики волновой аберрации, фотографии дифракционных точек различных типов аберраций:

а - идеальная дифракционная точка (график развернутый в двух плоскостях); б - дифракционная точка в процессе фокусировки; в - сферическая аберрация; г - астигматизм; д - кома

Рис 17.6. Кружки рассеяния (дифракционная точка). Вблизи изображения и каустика при наличии сферической аберрации.

Схема появления сферической аберрации:

1 - дифракционная точка в плоскости фокусировки, видна яркая точка и светлое кольцо, при этом реальное изображение объекта исследования четкое, позволяющее различить близ лежащие светлые и темные элементы;

2 - появление сферической аберрации при выходе из плоскости фокусировки, при этом происходит перераспределение энергии из ядра в кольцо - кольцо становится «набухшим»; в реальном изображении появляется нечеткость контура, снижение контраста и разрешения;

3 и 4 - сферическая аберрация, в реальном изображении - расфокусировка (нет возможности сфокусироваться); серое изображение без контрастных элементов

Сферическую аберрацию можно наблюдать, если сфокусировать микроскоп на дифракционный препарат, а затем расфокусировать изображение, удаляясь от места, где должно находиться четкое изображение. В этом случае получится равномерно освещенное световое пятно, которое по мере приближения к четкому изображению уменьшается. При определенном положении внутри пятна появляется светлый диск. При дальнейшем приближении светлое пятно вокруг диска все более и более уменьшается. При этом оно становится светлее и приобретает особенно яркий край. Однако, ни в каком месте при движении пятно не стягивается в точку. Наоборот, начиная с определенного положения, при дальнейшем движении оно снова становится больше. Центральный светлый диск исчезает, остается лишь светлое пятно с ярким краем, который тоже постепенно исчезает.

Иными словами, существует не единая плоскость, где формируется изображение объекта, а создается некая область (объем), где трудно найти резкое изображение объекта.

Дифракционная картина отличается от идеальной тем, что происходит перераспределение интенсивности света между ядром и светлым кольцом (первым максимумом), делая их практически равными по яркости. Иными словами, ядро становится «набухшим» (увеличивается в размере); темное кольцо (первый минимум) — более тонким (уменьшается в размере); светлое кольцо — более широким (увеличивается в размере); по полю появляется легкая дымка («облака») в темном фоне между дифракционными картинами. Контраст и разрешение в изображении — уменьшаются.