Зеркально-линзовые системы

Зеркально-линзовые системы, катадиоптрические системы, оптические системы, содержащие как отражающие поверхности (зеркала), так и линзы. В некоторых З.-л. с. зеркала выполняют чисто конструктивные функции (изменение направления светового пучка, уменьшение габаритов прибора и т.п.), не влияя на качество изображения. Примером таких систем могут служить зеркально-линзовые конденсоры микроскопов (см. Микроскоп). В др. случаях зеркала играют основную роль в образовании изображений, а линзы служат главным образом для исправления аберраций, вносимых зеркалами (см. Аберрации оптических систем). Оптические свойства зеркал не меняются при изменении длины волны падающего света (т. е. зеркала ахроматичны), поэтому З.-л. с. широко применяются в случаях, когда оптическая система должна обладать большим фокусным расстоянием и большим диаметром (объективы телескопов, длиннофокусные фотографические объективы, геодезические инструменты высокой разрешающей силы).

  Одна из основных областей применения З.-л. с. — астрономия (см. Зеркально-линзовый телескоп, Максутова телескоп, Менисковые системы, Шмидта телескоп, Супер-Шмидт). Сочетание зеркал разной формы и различных комбинаций линзовых компенсаторов позволило создать З.-л. с. с большими углом зрения и светосилой (рис. 1, а, б), уменьшить длину астрономических приборов (рис. 1, в).

  З.-л. с. используются в качестве светосильных (относительное отверстие до 1: 0,8) фотографических объективов (рис. 2, а) и телеобъективов. У этих систем сравнительно небольшое поле зрения, однако их разрешающая способность, как правило, выше, чем у линзовых объективов с такими же характеристиками. Поле зрения может быть несколько увеличено построением объектива по схеме рис. 2, б.

  С середины 20 в. З.-л. с. начали применяться при конструировании объективов микроскопов. Типичные схемы приведены на рис.(рисунок) 3, а, б. Такие объективы обычно взаимозаменяемы с линзовыми, но обладают рядом преимуществ, особенно при исследовании в лучах, находящихся за пределами видимой области спектра (малость остаточной хроматической аберрации З.-л. с., обусловленная ахроматичностью зеркал, позволяет производить фотографирование в ультрафиолетовых лучах по визуальной фокусировке).

  Ахроматичность и высокий коэффициент отражения зеркал в широкой спектральной области обусловили использование З.-л. с. и в др. приборах, работающих в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра (в частности, в спектральных приборах); входящие в состав таких систем линзы изготовляют из специальных материалов (кварц, флюорит, фтористый литий и др.).

  Лит.: Тудоровский А. И., Теория оптических приборов, 2 изд., ч. 2. М. — Л., 1952; Максутов Д. Д., Астрономическая оптика, М. — Л., 1946; Слюсарев Г. Г., Методы расчёта оптических систем, 2 изд., Л., 1969.

  Г. Г. Слюсарев.

Рис. 1. Оптические схемы астрономических зеркально-линзовых систем с линзовыми компенсаторами аберраций: а — сверхсветосильный объектив с большим углом зрения (до 30°), применяемый для фотосъёмки движущихся небесных тел, например метеоров; исправлены все аберрации за исключением кривизны поля изображения; б — телескоп с параболоидальным зеркалом; исправление комы компенсатором У. Росса увеличивает поле зрения системы; в — система Г. Г. Слюсарева и В. С. Соколовой с параболическим большим зеркалом и сферическим малым; исправлены все аберрации, кроме дисторсии: длина системы значительно меньше её фокусного расстояния.

Рис. 2. Оптические схемы зеркально-линзовых фотографических объективов: а — объектив конструкции Д. С. Волосова и Д. Ю. Гальперна с асферическим зеркалом и одним афокальным компенсатором; б — объектив, построенный по усложнённой схеме Кассегрена с двумя сферическими зеркалами и двумя афокальными компенсаторами (один — в параллельном пучке, второй — в сходящемся).

Рис. 3. Оптические схемы иммерсионных зеркально-линзовых объективов микроскопов: а — конструкции В. А. Панова; б — конструкции Д. С. Волосова.