На заре использования оптики, а это примерно начало 17-го века, когда широко распространились телескопы и подзорные трубы, а также появились более-менее работоспособные микроскопы и лупы, применялись обычные двояковыпуклые линзы из стекла, имеющие форму чечевицы, если смотреть сбоку. Они, конечно, выполняли свою функцию и в сочетании с такой же линзой меньшего размера – окуляром, давали увеличенное или уменьшенное изображение объектов. Но…
Как известно, свет – это не просто белое сияние, а смесь различных цветов, или, по – научному, некоторый диапазон электромагнитных волн. Именно поэтому мы можем видеть различные цвета – от фиолетового до красного. При прохождении этой «смеси» через стеклянную линзу лучи разного цвета преломляются немного по-разному. Это очень портит картинку, окрашивая края объектов в красный и синий цвета. Понятно, что получается очень некачественное изображение. Вот такое цветное окрашивание называется «хроматической аберрацией». Для повышения качества картинки с этой бедой оптических устройств и началась война.
Когда Фраунгофер стал работать в крупной оптической мастерской Утцшнейдера, а это было в 1806 году, он приложил много сил к созданию так называемого ахроматического объектива, лишенного хроматической аберрации. Он же разработал технологию получения качественных сортов стекла – флинтгласа и кронгласа, которые еще называют просто флинтом и кроном. Они имеют несколько разные преломляющие свойства и это стало большим подспорьем в создании ахроматической оптики.
Устройство ахроматического объектива просто, как и все гениальное –просто вместо одной линзы в нем используют две склеенных, сделанных из разного стекла – флинта и крона. Этот вариант был предложен Томасом Груббом в 1857 году. При этом двояковыпуклая, собирающая линза делается из крона, а рассеивающая вогнутая линза – из флинта. Они склеиваются вместе с помощью специального оптического клея – канадского бальзама и подобных ему. Это позволяет избавиться от лишних потерь и искажений света, когда они отражаются от поверхности линзы, ведь теперь их четыре, а не две. Склеенная линза представляет собой одно целое, но ее слои - из разного стекла. Что это дает?
Так как разное стекло преломляет свет по разному, то удается получить схождение лучей разного цвета в одной точке, или очень близко к ней, по крайней мере. Это позволяет избавиться от хроматической аберрации – окрашивания каемок объектов в радужные цвета, или сделать так, что это окрашивание неразличимо для глаза.
Существуют и более сложные, трехлинзовые системы, так называемые ахроматы Питера Доллонда. В них вогнутая линза находится в середине, а на обе ее поверхности наклеены выпуклые, сделанные из крона.
Конечно, даже с помощью таких ухищрений совсем избавиться от хроматической аберрации невозможно, но можно значительно ее уменьшить, а для определенного цвета и совсем убрать. Современные качественные ахроматические объективы для профессионального применения, конечно, имеют еще более сложное устройство. В них используется не одна линза, пусть даже и «склеенная» ахроматическая. Обычно используются дополнительные линзы, компенсирующие остаточную хроматическую аберрацию. Это могут быть как простые, однослойные линзы, так и ахроматические, специально рассчитанные для конкретной системы.
Так что современный объектив, как видим – это вовсе не набор стекол, а очень сложная оптическая система, каждая линза которого рассчитана и выполнена с высочайшей точностью. Только так возможно получить качественное изображение, не окрашенное цветной «аурой».
