施密特修正板

科技工作者之家 2020-11-17

施密特修正板(英语:Schmidt corrector plate)是伯恩哈德·施密特在1930年发明的,它是用来修正反射望远镜的球面镜所产生的球面像差的透镜。这个修正透镜被安置在望远镜前端,光线进来的路径上。在纯粹的施密特摄星仪上,修正板的位置在主镜的曲率中心上,而施密特-卡塞格林式则就在主镜焦点的后方。施密特修正板的中央和边缘比较厚实,这改正了光线的路径,使得镜子外缘的光线和中心的光线都能汇聚在相同的点上。施密特修正板不会改变系统的焦距,只是修正球面像差。

施密特修正板的曲线虽然很复杂,但可以使用一种相当简单的方法来生产与制造。薄的玻璃只需要在一侧研磨和抛光,板材在真空装置内进行抛光和平边,并且在真空中使板材变型和让无图形的凹面产生精确的曲线,然后将未抛光的一面进行研磨和抛光成平面。当真空被解除以后,板材会恢复到原来的形状。现在,原来是平坦的一面又恢复了平坦,但是另外一面则形成了修正板所需要的复杂曲面。安装时则将平坦的一面朝向主镜。

简介施密特修正板(英语:Schmidt corrector plate)是伯恩哈德·施密特在1930年发明的,它是用来修正反射望远镜的球面镜所产生的球面像差的透镜。这个修正透镜被安置在望远镜前端,光线进来的路径上。在纯粹的施密特摄星仪上,修正板的位置在主镜的曲率中心上,而施密特-卡塞格林式则就在主镜焦点的后方。施密特修正板的中央和边缘比较厚实,这改正了光线的路径,使得镜子外缘的光线和中心的光线都能汇聚在相同的点上。施密特修正板不会改变系统的焦距,只是修正球面像差。

施密特修正板的曲线虽然很复杂,但可以使用一种相当简单的方法来生产与制造。薄的玻璃只需要在一侧研磨和抛光,板材在真空装置内进行抛光和平边,并且在真空中使板材变型和让无图形的凹面产生精确的曲线,然后将未抛光的一面进行研磨和抛光成平面。当真空被解除以后,板材会恢复到原来的形状。现在,原来是平坦的一面又恢复了平坦,但是另外一面则形成了修正板所需要的复杂曲面。安装时则将平坦的一面朝向主镜。1

伯恩哈德·施密特伯恩哈德·沃尔德马尔·施密特Bernhard Woldemar Schmidt,1879年3月30日-1935年12月1日)是一位德国裔爱沙尼亚光学设计家,成年后居住于德国。1930年发明了可以修正球面像差、彗形像差和散光像差的施密特摄星仪,这是第一种作为天文研究用的大范围、广角、且曝光时间短的反射式照相机。2

反射望远镜反射望远镜是使用曲面和平面的面镜组合来反射光线,并形成影像的光学望远镜,而不是使用透镜折射或弯曲光线形成图像的屈光镜。

反射望远镜所用物镜为凹面镜,有球面和非球面之分;比较常见的反射望远镜的光学系统有牛顿望远镜与卡塞格林望远镜。

反射望远镜的性能很大程度上取决于所使用的物镜。通常使用的球面物镜具有容易加工的特点,但是如果所设计的望远镜焦比比较小,则会出现比较严重的光学球面像差;这时,由于平行光线不能精确的聚焦于一点,所以物像将会变得模糊。因而大口径,强光力的反射望远镜的物镜通常采用非球面设计,最常见的非球面物镜是抛物面物镜。由于抛物面的几何特性,平行于物镜光轴的光线将被精确的汇聚在焦点上,因而能大大改善像质。但即使是抛物面物镜的望远镜仍然会存在轴外像差。2

球面像差在光学中,球面像差是发生在经过透镜折射或面镜反射的光线,接近中心与靠近边缘的光线不能将影像聚集在一个点上的现象。这在望远镜和其他的光学仪器上都是一个缺点。这是因为透镜和面镜必须满足所需的形状,否则不能聚焦在一个点上造成的。 球面像差与镜面直径的四次方成正比,与焦长的三次方成反比,所以他在低焦比的镜子,也就是所谓的“快镜”上就比较明显。

对使用球面镜的小望远镜,当焦比低于f/10时,来自远处的点光源(例如恒星)就不能聚集在一个点上。特别是来自镜面边缘的光线比来自镜面中心的光线更不易聚焦,这造成影像因为球面像差的存在而不能很尖锐的成象。所以焦比低于f/10的望远镜通常都使用非球面镜或加上修正镜。

在透镜系统中,可以使用凸透镜和凹透镜的组合来减少球面像差,就如同使用非球面透镜一样。2

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本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所

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