Все обладатели телескопов-рефракторов знают как выглядит хроматическая аберрация - это кайма фиолетового цвета, которая проявляется вокруг контрастных деталей изображения - например ярких звёзд и планет на фоне чёрного неба, тени кратеров на Луне, тёмные ветки или провода на фоне белых облаков. Чем больше контраст, тем сильнее виден хроматизм.
Но не все понимают почему так происходит, откуда берётся хроматизм, почему хроматическая аберрация выглядит именно так, почему в телескопах системы ньютона её нет. Ну что же, попробуем выяснить.
Начнём с простого - с дисперсии света.
Сущностью явления дисперсии является различие скоростей распространения лучей света c различной длиной волны в прозрачном веществе — оптической среде (тогда как в вакууме скорость света всегда одинакова, независимо от длины волны и следовательно цвета). Обычно, чем больше частота световой волны, тем больше показатель преломления среды для неё и тем меньше скорость волны в среде. Соответственно, после прохождения через призму, световые лучи разного цвета заканчивают свой путь в разных точках пространства.
Всем известна эта картинка с обложки альбома Pink Floyd, которая демонстрирует классический опыт Ньютона с дисперсионным разложением белого луча света на спектр.
То-же самое происходит и в любой линзе, оптические поверхности которой не параллельны. Луч белого света, состоящий из всех цветов, переломляется и распадается при прохождении первой поверхности линзы, проходит через неё, и ещё сильнее расходится "на выходе". Верхнюю и нижнюю часть линзы можно представить как две скруглённые призмы, склеенные основаниями друг с другом.
Это значит, что вместо точки, где лучи света сходятся, у нас получается линия с распределением по цветам: коротковолновые - фиолетовые, синие, точки схождения расположены на этой линии ближе к линзе, красные (длинноволновые) находятся дальше от линзы. Если мы расположим окуляр на этой лини и будем двигать его от линзы назад, мы увидим как сначала в фокусе будут синяя составляющая изображения, с зелёной и красной окантовкой, постепенно синий начнёт расфокусироваться, в фокусе окажется зелёный, а красный ореол станет значительно меньше. Ближе к "красному" концу линии мы увидим что сфокусирован желтый, красный постепенно приближается к фокусу, а синий значительно расфокусирован.
Но это не совсем то, что мы видим в телескоп. Конечно "чистых" цветов мы увидеть не сможем, потому как они будут смешиваться. Например, при расположении на "зелёном" участке нашей линии, расфокусированные красный и синий цвет смешаются в тот самый "фиолетовый" цвет хроматизма, название которого - Magenta. Но это всё равно была бы значительно более искажённая картинка, чем ту, которую вы увидите, в любой мало-мальски качественный телескоп. В них используются двух-линзовые объективы. Первая линза собирает свет и раскладывает его на спектр, а вторая, расположенная дальше на оптическом пути, работает в обратную сторону - рассеивает свет и "складывает" спектр, но чтобы поправить спектр и при этом совсем всё не рассеить, нам нужна линза с бОльшим коэффициентом преломления. Такие линзы изготавливаются из редких, дорогих материалов, например, в дорогих апохроматических рефракторах задняя "корректирующая" линза производится из цельного кристалла флюорита, который выращивают в специальных лабораториях, которых по всему миру очень и очень немного. Соответственно и цена на такие телескопы становится астрономической. Из дешевых вариантов у нас есть стекло, называемое "Флинт". Вместе с собирающей линзой из стекла "Крон" они составляют пару для классического ахроматического рефрактора.
Конечно, полностью сжать нашу линию спектра в точку с такой линзой не получиться, но ситуация кардинально изменяется. Количество расфокусированного сигнала в красном и синем спектрах значительно уменьшается, а остатки видны только при экстремальных для оптической системы условиях - резкий переход и большой контраст между объектами.
Шайдуров Андрей.