2.12  ZOBRAZENÍ ČOČKOU

Dle zákonů geometrické optiky lze pro zobrazení objektu tenkou spojnou čočkou odvodit zobrazovací rovnici ve tvaru

kde f je ohnisková vzdálenost čočky, a je vzdálenost objektu od čočky a b je vzdálenost zaostřeného obrazu od čočky, viz obr. 2-16. Při transformaci paprsků spojnou čočkou platí, že paprsky šířící se rovnoběžně s osou čočky se po průchodu čočkou lámou do ohniska F a paprsky procházející středem čočky se i po průchodu čočkou šíří stále ve stejném směru. Tyto poznatky je možné aplikovat při geometrické konstrukci zobrazení čočkou, která je uvedená na obr. 2-16 a také při odvození rovnice (2-22).

Obr. 2-16 Zobrazení tenkou čočkou

Geometrická optika popisuje transformaci svazku čočkou pouze zjednodušeně. Z hlediska vlnové optiky se jeví čočka jako tzv. fázový převáděč, který prakticky neumožňuje vytvoření paralelního svazku paprsků (a tím i rovinné vlnoplochy) podél nějaké větší vzdálenosti ve směru optické osy. Na obr. 2-17 je uvedena transformace Gaussovského svazku čočkou z pohledu vlnové optiky. Skutečně paralelní může být svazek paprsků pouze v úzkém rozmezí vzdáleností, a to v okolí minimálního průměru svazku d_min, přičemž v ohnisku je průměr svazku nenulový a má hodnotu d_f. Gaussovský svazek bývá generován především lasery a kromě koherence se vyznačuje tím, že v příčném řezu má Gaussovské rozložení intenzity záření s maximem intenzity ve středu svazku.

Obr. 2-17 Transformace Gaussovského svazku čočkou

Při zobrazení čočkou se projevují také různé optické vady, což jsou nežádoucí odchylky optického zobrazení od ideálního optického zobrazení. Jedná se především o astigmatismus, barevnou vadu, komu a otvorovou vadu.

• Astigmatismu je vada optické zobrazovací soustavy, která způsobí chybné zobrazení bodu ležícího mimo osu optické sestavy. Tento bod se zobrazí jako dvě krátké, vzájemně kolmé úsečky posunuté o vzdálenost zvanou astigmatický rozdíl.

• Barevná vada (chromatická vada) je vada optické zobrazovací soustavy způsobená odlišným lomem světla různých vlnových délek.

• Koma je vada optické zobrazovací soustavy projevující se tak, že mimoosový bod předmětového prostoru se zobrazuje širokým svazkem paprsků v prostorový útvar, který na rovinném stínítku vytváří skvrnku připomínající tvarem kometu.

• Otvorová vada (sférická vada, kulová vada) je vada optické zobrazovací soustavy projevující se neostrostí obrazu. Je způsobena tím, že paprsky dopadající např. na spojnou čočku dále od optické osy se po průchodu čočkou protínají v bodě bližším čočce než paprsky dopadající poblíž optické osy.