色差 | 色差 定義
同一場景兩張由不同鏡頭拍出的照片比較:上方的照片來自更高質量的鏡頭,下方的照片則出現了明顯的色散,特別是在房頂右側的部分,可以看到明顯的紫邊。色散(英語:ChromaticAberration,簡稱CA)是指光學上透鏡無法將各種波長的色光都聚焦在同一點上的現象[1]。它的產生是因為透鏡對不同波長的色光有不同的折射率(色散現象)。對於波長較長的色光,透鏡的折射率較低。在成像上,色散表現為高光區與低光區交界上呈現出帶有顏色的「邊緣」,這是由於透鏡的焦距與折射率有關,從而光譜上的每一種顏色無法聚焦在光軸上的同一點。色散可...
同一場景兩張由不同鏡頭拍出的照片比較:上方的照片來自更高質量的鏡頭,下方的照片則出現了明顯的色散,特別是在房頂右側的部分,可以看到明顯的紫邊。色散(英語:Chromatic Aberration,簡稱CA)是指光學上透鏡無法將各種波長的色光都聚焦在同一點上的現象[1]。它的產生是因為透鏡對不同波長的色光有不同的折射率(色散現象)。對於波長較長的色光,透鏡的折射率較低。在成像上,色散表現為高光區與低光區交界上呈現出帶有顏色的「邊緣」,這是由於透鏡的焦距與折射率有關,從而光譜上的每一種顏色無法聚焦在光軸上的同一點。色散可以是縱向的,由於不同波長的色光的焦距各不相同,從而它們各自聚焦在距離透鏡遠近不同的點上;色散也可以是橫向或平行排列的,由於透鏡的放大倍數也與折射率有關,此時它們會各自聚焦在焦平面上不同的位置。
消色散的方法[編輯]在人們使用透鏡的最早期,減小色散的方法是儘可能地增加透鏡的焦距。這樣的例子包括十七世紀由惠更斯設計的航空望遠鏡,這是一種鏡身極長的折射望遠鏡。牛頓建立的白光是由多種色光組成的理論使他得出結論,不同色光的折射率不同是導致產生色散的原因。他從而於1668年發明了牛頓反射望遠鏡[2]。
在透鏡的成像中存在一點,被稱作最小模糊圓,在那裡色散可以被降低到最小。如果使用消色散透鏡則可進一步降低色散,消色散透鏡是用不同折射率和色散的材料組合構成的複合透鏡。最常見的複合透鏡是雙合透鏡,其組成為冕牌玻璃和燧石玻璃。這種方法雖然不能完全消除色散,但可以使色散在一段特定的波長範圍內得到有效降低。若將兩個以上透鏡合併使用,這種消除色散的效果可得到進一步提升,例如復消色散透鏡。消色散透鏡的應用在光學顯微鏡和望遠鏡的發展中是很重要的一個進步。
此外,多種類型的玻璃製造都基於了降低色散的考慮,其中最著名的例子是含有螢石成分的玻璃被廣泛應用在鏡頭中。這種混合型的玻璃具有非常低的光學色散特性,僅採用兩塊這種玻璃組成的複合透鏡就可以達到很高的消色散效果。
除了消色散雙合透鏡外,採用繞射光學器件也可達到消色散的目的。繞射光學器件對於光學玻璃和塑料的色散特性有抵消效果。在可見光波段,繞射對應的阿貝數大約在-3.5。繞射光學器件的製造可以通過金剛石切削技術來進行。
色散公式[編輯] 單球面色散[編輯]