本帖最后由 磨砂工 于 2025-3-14 19:21 编辑
光学小知识系列（六）—色差之顽固的“二级光谱” 在上一篇《光学小知识系列（五）—萤石色差的救星？》文章中，我们无奈地被告知，光学系统只要用玻璃做透镜就一定有色差，这一残酷的事实！也欣喜地看到了由于新型火石玻璃的出现，成功地将折射望远镜从牛顿先生的判决中挽救了出来。 通过火石玻璃与冕玻璃的巧妙搭配，生活在我们乾隆爷同时期的欧洲天文学家们，终于用两片式消色差折射望远镜看到了“清晰”的星空。 为什么我给“清晰”加上了引号？是因为这个清晰的程度是相对于全用冕玻璃时，望远镜存在巨大色差而言的，“消色差工程”已经取得了巨大的进步。 但在两片式消色差透镜诞生后，细心的人们发现，光学系统还是存在着细微的色差，依然顽固地影响着望远镜的清晰程度，这一点点残存的色差被命名为“二级光谱”。在此后的100多年间，色差攻坚战再次打响……！ 光学工程师用尽了所有的冕玻璃和火石玻璃相搭配，想要攻克二级光谱这个难题，但始终只能让不同波长的C光（红色）和F光（蓝色）在焦点处重合，而光谱中间波长的d光（黄色）或者e光（绿色）却始终不能与前焦点重合，这几个焦点间的误差就是顽固的“二级光谱”！并且更加奇怪的是：不管设计师用怎样的材料组合来设计两片式透镜，这个误差值居然是恒定的……！大约为焦距的1/2000。这就意味着二片式普通消色差透镜方案走到了它的物理极限，面对二级光谱无能为力！ 无奈，设计师开启了“摇人模式”……！用增加镜片数、加大镜片厚度！来试图消除剩余色差，三片式物镜登场了（请注意：这还不是真正意义上的APO），由于当时的镀膜技术相当有限，无法消除镜片间的反射杂光，三胶合透镜成了被迫的选择。要知道，多一个胶合面至少损失一个屈光面型，并且增加了工艺难度，加大了透镜组开胶的风险，一旦开胶报废的就是三片玻璃！就算用上冒险的三胶合镜组，对于二级光谱的校正效果还是不理想，相对二片式普消，三片式透镜大约能将轴向色差减小1/2，严格讲这不能算复消色差，暂且叫它“半APO结构”吧。另外由于镜片增厚，面型曲率增大，整个光系统又出现了“带球差和色球差”导致成像质量下降，这真是按下葫芦又起来了瓢，光学设计好玩吧……！ 一直到19世纪末20世纪初，咱们大清朝末代小皇帝在位的时期，科学家们发现了，迄今为止真正能对抗二级光谱的救星—天然萤石（氟化钙 CaF2）。 大家都知道萤石的光学特性（超级低的折射率、超级大的阿贝数），用它搭配合适的高折射率玻璃，理论上可以将二级光谱校正到接近0的程度！这是不是天大的好消息！但往往事情的发展总是会一波三折，用天然萤石然对抗二级光谱让设计师们看到了曙光！但天然萤石纯净度不够，化学、物理性能不稳定，无法制作大尺寸镜片，再加上其昂贵的价格等因素，导致不能大规模生产，只在显微镜上有少量应用。好在人们已经确立了解决色差问题的大方向，在不远的未来“人工萤石晶体、氟化物玻璃（ED）”相继问世，咱们将迎来折射望远镜的春天！ 到这里我们了解了色差的成因，用时间轴方式简要回顾了对抗色差的过程。下一期我们将了解“氟化物玻璃（ED）”相较“萤石、人工萤石”虽然已经大幅降低了成本价格，但为什么还是很贵！ 本文内容涉及大量较深的光学基础知识，考虑到镜友们的理解程度不同，本人已尽量简易表述，如有不当之处敬请批评指正！
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，我看坛里很多位逢贴必跟的镜友们都不说话、不讨论，就连英英……也不提问题了
