Чуриловский В. Н., Халилулин К. А.
-193 Теория и расчет призменных систем.—Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1979 — 269 с., ил.
В пер.: 1 р. 30 к.
Книга посвящена изложению теоретических основ и практических методов расчета призменных систем с помощью цифровых ЭВМ. В ней описана теория хроматизма призм, дан вывод первого и второго условий хроматизма, исследована анаморфоза, рассмотрены аберрации, дисторсия и кривизна спектральных линий, а также новый принцип ахроматической и апохроматической коррекции призменных систем; приведены схемы программ расчета ахроматических и апохроматиче-ских призменных систем посредством решения трансцендентных уравнений. В книге содержится обширный практический материал по расчету измерительных, компенсационных, спектральных и анаморфотных призменных систем.
Книга предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся расчетом и конструированием оптических систем. Она может быть также полезна студентам приборостроительных вузов.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемая книга посвящена решению многочисленных и недостаточно освещенных в специальной литературе вопросов, возникающих при расчете призменных систем. В книге создан математический инструментарий, позволяющий рассчитывать преломляющие призменные системы самых разнообразных назначений и устройств. Появление быстродействующих ЭВМ позволило теперь чаще, чем прежде, прибегать к расчетам хода косых лучей, но вместе с тем потребовало усовершенствовать математические методы таких расчетов и создать специальные программы. Оба эти требования выполнены в настоящей книге.
При рассмотрении вопросов расчета преломляющих призменных систем авторы ввели два ограничения. Во-первых, в книге рассмотрены только такие призменные системы, в которых все ребра преломляющих углов параллельны друг другу (подобно тому, как в теории оптических приборов рассматриваются только центрированные оптические системы).
Во-вторых, считается, что изучаемые преломляющие призменные системы расположены в параллельном ходе лучей (предмет и изображение находятся на бесконечности). Эта предпосылка оправдана тем соображением, что поместить преломляющие призмы в непараллельном ходе лучей значило бы совершить грубую и недопустимую ошибку, так как при этом вносится ряд аберраций и погрешностей, губительных для качества изображения.
Преломляющие призменные системы следует обязательно ставить в параллельном ходе лучей. Исключение из этого правила можно сделать только для призменной системы, развертывающейся в плоскопараллельную пластинку. Но такую систему и нужно учитывать как эквивалентную плоскопараллельную пластинку, что и делается в теории оптических приборов.
До выхода в свет настоящей книги в специальной литературе не существовало общего метода расчета кривизны спектральных линий, не была разработана методика расчета апохроматического анаморфота, не было общего метода расчета влияния пирамидаль-ности. Методика расчета апохроматических компенсаторов для интерферометров была опубликована лишь в нескольких статьях, разбросанных по различным периодическим изданиям. Если не считать книги [40], изданной в 1933 г. и давно вышедшей из употребления, в литературе нет и общей теории хроматических
ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие............................ 3
Часть первая. Теоретические основы проектирования
призменных систем................. 6
Глава 1. Основные оптические характеристики............ 8
§ 1.1. Параметры систем ................... —
Формула для tfs (8). Формула для Cs+, О).
§ 1.2. Инварианты...................... 10
§ 1.3. Анаморфоза ...................... 12
§ 1.4. Расчетные формулы для малых углов.......... 14
Глава U. Теория хроматизма нризменных систем........... 15
§ II.1. Первое условие хроматизма.............. —
Случай конечных углов (15). Случай малых углов (19).
§ II.2. Второе условие хроматизма .............. 21
§ П.З. Ахроматическая и апохроматическаи коррекция призменных
систем......................... 25
§ II.4. Введение хроматических поверхностей ......... 28
Глава III. Монохроматические аберрации .............. 31
§ II 1.1. Дисторсия и изменение анаморфозы по полю зрения ... —
Первая дисторсия (31). Вторая дисторсия (34). Изменение анаморфозы по полю зрения (35).
§ III.2. Кривизна изображения прямых линий........ 36
Исследование хода луча, близкого к главному (36). Нахождение радиуса кривизны R изображения прямых, наклоненных к главному сечению под углом ф (40).
Глава IV. Расчет хода луча в главном сечении призменной системы ... 45
§ IV.!. Вывод формул .................... —
Случай малых углов (47). Частные случаи (48).
§ IV.2. Программа для расчета хода лучей .......... 49
Глава V. Расчет хода косого луча через призменные системы .... 52
§ V.I. Два инварианта, определяющие ход косого луча. ... — § V.2. Расчет хода косого луча через призменную систему с определением величины gs................. 56
Формула для ? j в косых лучах (57). Параметры косого луча (58).
§ V.3. Расчет хода косого луча с вычислением аберраций .... 60 § V.4. Программы для расчета хода косого луча через призменную систему и вычисления аберраций ......... "4
266
Глава VI. Преобразование структуры пучков призменными системами . . 69
§ VI. 1. Переход эллипса увеличений через s-ю преломляющую поверхность...................... —
Ход луча через s-ю поверхность (76). Ход луча через 1-ю поверхность (76). Ход луча через m-ю поверхность (76).
§ VI.2. Программы для расчета структуры пучков и вычисления
аберраций ...................... 79
Глава VII. Расчет ахроматических и апохроматических призменных систем 86
§ VII. 1. Машинный метод решения систем трансцендентных уравнений при расчете призменных систем......... —
§ VII.2. Итерационные методы решения систем трансцендентных
уравнений при расчете призменных систем....... 90
Метод Вегстейна (90). Метод скорейшего спуска (92). Метод Ньютона (94).
Часть вторая. Расчет и исследование призменных систем
различных назначений................ 99
Глава VIII. Неахроматизированные и ахроматизированные призменные
системы......................... 102
§ VIII. 1. Призмы с малыми преломляющими углами (оптические
клинья) ...................... —
Хроматизм отдельного клина (102). Ахроматизированный клин из двух стекол (102). Определение допуска на клиновидную форму плоскопараллельных пластинок и отражающих призм (103)
§ VIII.2. Неахроматизированные преломляющие призмы .... 103
Отдельная призма в воздухе (103). Хроматизм отдельной призмы (105). Отдельная призма, исправленная на хроматизм увеличения (106). Кривизна спектральных линий (106). Газовая призма (108). Призма с хроматической поверхностью (109).
§ VIII.3. Ахроматические преломляющие призмы....... 110
Призма, склеенная из двух стекол (110). Призма из двух стекол, исправленная на анаморфозу и первое условие хроматизма (112). Призма из трех стекол с хроматическими поверхностями (ИЗ). Симметричная призма из трех стекол (114).
§ VIII.4. Призмы прямого зрения............... 116
Призма Амичи из трех стекол (116). Хроматическая пластинка из двух стекол (118). Хроматическая пластинка из трех стекол (119). Наклонная хроматическая пластинка (121).
§ VIII.5. Телескопические призмы .............. 122
Телескопическая призма Брюстера (122). Ахроматическая телескопическая призма типа Брюстера (122). Телескопическая призма из двух склеенных стекол (124). Телескопическая призма из трех склеенных стекол (126).
Глава IX. Апохроматические призменные системы.......... 127
§ IX. 1. Апохроматическая призменная система для дальномерной
насадки ....................... —
Апохроматическая коррекция призменной системы (127). Зависимость положения аналактической точки от передвижения одной из призм относительно другой (129). Дальномерное действие насадки (133). Формулы для практического вычисления призменной системы (135).
267
§ IX. 2. Апохроматические клиновые системы для даль номерных
компенсаторов.................... 135
Предварительные замечания (135). Принцип оптической конструкции нового клина (137). Вывод основной формулы нового клина (138). Ахроматизация нового клина (141). Методика расчета оптического клина (143), Выбор марок оптического стекла (145). Численные расчеты клина (148).
§ IX.3. Апохроматический клин ............... 149
§ IX.4. Апохроматическая телескопическая призменная система 151
Глава X. Ахроматические и апохроматические анаморфотные призменные
системы ......................... 152
§ Х.1. Апохроматический анаморфот без исправления хроматизма
увеличения ...................... —
§ Х.2. Апохроматический призменный анаморфот с исправлением
хроматизма увеличения................. 159
§ Х.З. Другие типы призменных анаморфотных систем...... 165
Призменная апохроматическая анаморфотная насадка (165). Пан-кратические призменные системы (167).
Глава XI. Ахроматические и апохроматические компенсаторы разности
хода лучей для интерферометров ............. 170
§ XI.1. Принципы построения ахроматических компенсаторов разности хода ..................... —
Простые стеклянные измерительные компенсаторы (170). Ахроматический компенсатор для клиньев с малыми углами (173).
§ XI.2. Строгая теория расчета ахроматических и апохроматиче-
ских компенсаторов разности хода.......... 178
Вывод формул расчета (178). Расчет ахроматического компенсатора согласно новой теории (183). Расчет четырехклинового апохро-матического компенсатора (189).
§ XI.3. Автоматизация расчетов компенсаторов разности хода . . . 196 § XI.4. Расчет различных типов компенсаторов для автоматических интерферометров и исследование характеристик . . . 200
Симметричные апохроматические компенсаторы (200). Апохроматический компенсатор без бокового смещения выходящего луча (203). Апохроматический компенсатор с продольным перемещением (204).
Глава XII. Ахроматизация интерференционной картины....... 210
§ XII. 1. Физические принципы ахроматизации......... —
§ XII.2. Ахроматизация интерференционных полос при помощи
бипризмы...................... 211
§ XII.3. Ахроматизация интерференционных полос при помощи
плоскопараллельной пластинки ............ 216
§ XII.4. Расчет бипризм на основе теории хроматизма..... 217
Расчет составной бипризмы (217). Расчет бипризмы с хроматической поверхностью (219).
Глава XIII. Исследование погрешностей призменных систем..... 224
§ X111.1. Влияние пирамидальное™ на ход лучей через призменную
систему
Инвариант пирамидальности (224). Формула для отклонения луча вследствие пирамидальности (227).
§ XIII.2. Хроматизм пирамидальности ............ 229
§ XIII.3. Устранение пирамидальности и хроматизма пирамидальности ....................... 232
Коррекция пирамидальности (232). Коррекция хроматизма пирамидальности (235).
268
§ XIII.4. Применение инварианта пирамидальности....... 238
Обычная прямоугольная призма (239). Пентапризма (240). Призма Дове (240). Призма оборачивающей системы Порро (241). Вращающаяся прямоугольная призма (242).
§ XII 1.5. Исследование погрешностей апохроматической клиновой
насадки для дальномеров .............. 243
Общее исследование погрешностей призменной системы (243). Теория компенсации погрешностей изготовления призм путем заводского регулирования (247). Влияние производственных погрешностей на хроматическую коррекцию системы (250)
§ XIII.6. Исследование погрешностей призменной системы апо-
хроматического компенсатора разности хода .... 252 § XIII.7. Экспериментальное исследование апохроматического
компенсатора разности хода............. 256
Заключение ............................ •""
Список литературы........•................ ^63
Цена: 150руб.
