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像差再见!博士生解决长达2000年的光学问题

  当你从相机观景窗望出时,会发现图片似乎有些模糊。即使购买最昂贵的镜头,问题仍然存在,通常是中心的图片很清楚,但角落仍然有点模糊,或许这不是镜头制造商的错,而是光学设计问题。早在两千多年前,希腊数学家狄奥克勒斯(Diocles),在着作“Burning Mirrors”就提出这个问题。

  这问题称为像差(Aberration),由于镜片表面以球面磨制,镜片各区域因为折射角度的差异,使得透镜除了中心区以外,光线不会在相同焦点聚焦。惠更斯在其1690年出版的《光论》(Treatise on light)也指出此问题、牛顿与莱布尼兹也都试图解决,但全部失败。(但值得一提的是,牛顿发明反射式望远镜解决色差,但球面像差却没能解决。)

  在1949年,物理学家Wasserman和Wolf提出如何设计一个没有球面像差的镜头,因此这问题又称为Wasserman-Wolf问题。他们建议使用非球面镜片校正球面和彗形象差,但因为镜面曲率是数值分析计算得到的近似值而非精确值,而且非球面镜片极难制造,因此效果有限且造价昂贵!这就是目前精密光学的现况。

  2018年墨西哥国立自治大学(UNAM)2位博士生解决长达2000年的问题,并发布在Applied Optics期刊上。他们提出镜片的曲率公式,之后以计算机仿线条光学路径,得到满意的数值结果。在公式中他们给了根据透镜第一个表面,所对应的第二个非球面表面的形状以及距离,第二表面变化的曲率将能校正像差。如何?这个研究结果是不是让能你期待未来拥有供更便宜,更好的镜头?返回搜狐,查看更多

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