Benjamin Crowell: Quang học - Phần 13 pot

Benjamin Crowell: Quang học - Phần 13 3.3 Quang sai Sự không hoàn hảo hay biến dạng trong một ảnh được gọi là quang sai.. Quang sai có thể do khiếm khuyết trong thấu kính hoặc gương gâ

Benjamin Crowell: Quang học - Phần

13

3.3 Quang sai

Sự không hoàn hảo hay biến dạng trong một ảnh được gọi

là quang sai Quang sai có thể do khiếm khuyết trong thấu kính hoặc gương gây ra, nhưng ngay cả với một bề mặt quang hoàn hảo vẫn không tránh khỏi một độ quang sai nào đó Để thấy rõ nguyên nhân, hãy xét sự gần đúng toán học mà chúng ta đã làm, đó là chiều sâu của độ cong của

gương là nhỏ so với d o và d i Vì chỉ có gương phẳng mới thỏa mãn điều kiện gương-nông này một cách hoàn hảo, nên mọi cái gương cong sẽ bị lệch khỏi hành trạng toán học mà chúng ta đã suy luận ra bằng cách giả thuyết điều kiện trên Có hai loại quang sai chính ở các loại gương cong, và hai loại này cũng xảy ra với thấu kính

+ Phóng to hình

h/ Một cái gương lồi có dạng một quả cầu Ảnh bị thu nhỏ (M < 1) Hiện tượng này giống với ví dụ 5, nhưng ở đây ảnh bị méo do sự cong của cái gương không nông

(1) Vật nằm trên trục chính của thấu kính hoặc gương có thể được tạo ảnh chính xác, nhưng những vật nằm ngoài trục có thể bị lệch tiêu điểm hoặc bị biến dạng ảnh Ở

camera, loại quan sát sẽ biểu hiện dưới dạng sự nhòe ảnh hay sự uốn cong ở gần rìa ảnh khi phần ở giữa được hội tụ chính xác Một ví dụ thuộc loại này nêu trong hình i, và trong ví dụ đặc biệt đó, quang sai không phải là dấu hiệu cho thấy thiết bị có chất lượng thấp hay không thích hợp

để sử dụng mà là một hệ quả không thể tránh khỏi của việc cố kéo phẳng một tầm nhìn toàn cảnh; trong giới hạn của ảnh toàn cảnh 360o, vấn đề sẽ tựa như bài toán biểu diễn bề mặt của Trái đất trên một tấm bản đồ phẳng, công việc không thể hoàn thành nếu không có sự méo ảnh

(2) Ảnh có thể là sắc nét khi vật nằm ở một cự li nhất định

và bị mờ đi khi nó nằm ở những cự li khác Sự mờ ảnh xảy ra vì các tia sáng không cắt nhau tại cùng một điểm Nếu chúng ta biết trước khoảng cách của vật đến gương hoặc thấu kính được sử dụng, thì chúng ta có thể tối ưu hóa hình dạng của bề mặt quang học để tạo ảnh sắc nét trong tình huống đó Chẳng hạn, gương cầu sẽ tạo ra ảnh hoàn chỉnh của một vật nằm tại tâm của mặt cầu, vì mỗi tia sáng bị phản xạ thẳng theo phương bán kính mà nó phát ra Tuy nhiên, đối với những vật nằm ở những cự li lớn hơn, thì sự tụ ảnh có phần mờ đi Trong thiên văn học, những vật thể luôn luôn nằm ở xa vô cùng, nên gương cầu

là sự chọn lựa tồi đối với kính thiên văn Một hình dạng khác (parabol) có công dụng tốt hơn trong thiên văn học