Astigmatismul si curbura campului de imagine in imagistica cu lentile

Astigmatismul si curbura campului de imagine in imagistica cu lentile

Experimentul Astigmatismul si curbura campului de imagine in imagistica cu lentile se ocupa de aberatiile claritatii imaginii. Intr-o cale a razelor paralele cu axa optica, razele paraxiale se unesc la o distanta diferita fata de razele abaxiale. Acest efect, cunoscut sub numele de “aberare sferica”, este foarte evident in lentilele cu curbura accentuata. Astigmatismul si curburile campului pot fi observate atunci cand se imagineaza obiecte lungi cu fascicule de lumina inguste. Planul focal este in realitate o suprafata curbata, astfel incat imaginea de pe ecranul de observare devine din ce in ce mai neclara catre margini atunci cand mijlocul este focalizat precis. Astigmatismul este fenomenul in care un fascicul de lumina strans restrictionat nu produce o imagine punctiforma, ci doua linii care sunt perpendicular unele pe altele, cu un spatiu finit fata de axa.

Obiectivele Experimentului:

Investigarea Astigmatismului si a Curburii Campului Imaginii: Experimentul se concentreaza pe studiul fenomenelor de astigmatism si curbura a campului imaginii in lentile.

Introducere:

Lentilele sunt elemente optice utilizate in multe aplicatii precum camerele (digitale), microscoapele, telescoapele, ochelarii, spectroscopii si aplicatiile optoelectronice. Cu toate acestea, in aceste sisteme optice, erorile de imagine sunt inevitabile. Acest experiment investigheaza “astigmatismul” si “curbura campului imaginii in lentile”, excluzand totodata “aberarea sferica” prin utilizarea unui diafragma iris in fata lentilei. Astfel, se considera doar fascicule de raze luminoase paralele care lovesc axa optica la un unghi mare.

Principii de Functionare:

Atunci cand se formeaza o imagine cu o lentila cu o mica deschidere (obtinuta prin diafragma iris), se asteapta o reprezentare fidela a obiectului in imagine. Cu toate acestea, atunci cand se doresc sa fie imaginata obiecte extinse, nu este suficient sa evite aberatia sferica prin ecranarea portiunilor exterioare ale lentilei cu o diafragma iris:

Daca, de exemplu, o peisaj este imaginat pe un ecran, se poate focaliza centrul imaginii foarte exact, insa acest lucru nu este posibil pentru portiunile exterioare ale imaginii, care sunt formate de fascicule de lumina care patrund in lentila oblic. Pentru aceste fascicule, ecranul trebuie plasat putin mai aproape de lentila, dar o imagine clara nu se obtine. Acest lucru poate fi demonstrat printr-un experiment simplu de imaginare a unei grile patrate, asa cum este ilustrat in Figura 1.

Acum, lentila va fi rotita cateva grade in jurul axei sale verticale (Figura 1 a). Imaginea grilei patrate pe ecranul translucid devine difuza. Ecranul translucid trebuie sa fie deplasat catre lentila pentru a imagina liniile orizontale ale grilei cu claritate (Liniile verticale sunt inca difuze.). Aceasta imagine este numita imaginea sagitala (sau secundara) (Figura 1 b). Deplasand ecranul translucid mai aproape de lentila, liniile verticale ale grilei devin imaginate clar. Acest lucru este numit imaginea tangentiala (sau primara).

Diferenta astigmatica este data de distanta dintre imaginea primara si cea secundara a lentilei. Pozitia imaginilor secundare si primare depinde foarte mult de pozitia lentilei, adica de unghiul format intre fasciculul ingust de lumina si axa optica.

Cu cat este mai mare acest unghi, cu atat imaginea este mai aproape de lentila. Imaginea primara este intotdeauna mai aproape de lentila decat imaginea secundara. Prin urmare, aceste imagini se afla pe doua “suprafete curbe” care au raze de curbura diferite. Partile concave ale “suprafetelor curbe” sunt orientate spre lumina incidenta. De aceea, acest efect se numeste “curbura campului”.

Razele sagitale si tangentiale nu produc puncte de imagine clare. Ele produc linii de imagine. Acest lucru se intampla pentru ca in imaginea sagitala, fasciculul tangential se extinde deja in planul sau propriu.

In sistemele de lentile compuse, curbura campului si astigmatismul sunt adesea eliminate prin utilizarea lentilelor meniscus, deoarece diferenta lor astigmatica este mai mica. Acest experiment iti dezvaluie secretele fascinante ale vascozitatii si iti ajuta sa dezvolti o intelegere mai profunda a comportamentului fascinant al lentilelor in contextul imaginii optice.