4.1.2实际光学系统的像差 1841年，高斯(C.F.Gauss)提出理想光学 系统的成像理论，根据这一理论，在不考虑光的 衍射的条件下，同心光束（波阵面的光束）经过 理想光学系统后依然为同心光束，而且像和物在 几何上应完全相似，物方任何一点均有像方的 点与之对应 高斯理想光学系统成像理论： 物与像建立点与点、线与线、面与面之间对 应关系的理论
4.1.2 实际光学系统的像差 1841年，高斯（C. F. Gauss）提出理想光学 系统的成像理论，根据这一理论，在不考虑光的 衍射的条件下，同心光束（波阵面的光束）经过 理想光学系统后依然为同心光束，而且像和物在 几何上应完全相似，物方任何一点均有像方的一 点与之对应。 高斯理想光学系统成像理论：实际上是在 物与像建立点与点、线与线、面与面之间对 应关系的理论
但对于实际光学系统，高斯的成像理论往往并不 适用。首先，由于行射效应，即使恒星发出的光是波 长为λ的单色光，在物镜焦平面上的恒星像也会成为 由明暗交替的圆环包围着中央亮斑的衍射图样，其中 主极大圆斑的角半径由式 6=1.22 决定，其线半径 为： 入 r=δ·f=1.22 其中D是物镜口径，是物镜的第二主焦距。由于衍射 图象中的中央主极大占据了整个星象光能量的84%，故 通常把半径为的中央圆斑堪称恒星的像。 实际上星光并非单色光，而是各种波长都有，从 上式看到越大，越大，因此红光的衍射圆斑大于蓝 光的衍射圆斑。因此，一般情况下， 我们看到的恒星 的衍射图象是边缘带红色的圆斑
但对于实际光学系统，高斯的成像理论往往并不 适用。首先，由于衍射效应，即使恒星发出的光是波 长为λ的单色光，在物镜焦平面上的恒星像也会成为 由明暗交替的圆环包围着中央亮斑的衍射图样，其中 主极大圆斑的角半径由式 决定，其线半径 为： 其中D是物镜口径，f是物镜的第二主焦距。由于衍射 图象中的中央主极大占据了整个星象光能量的84%，故 通常把半径为r的中央圆斑堪称恒星的像。 实际上星光并非单色光，而是各种波长都有，从 上式看到λ越大，r越大，因此红光的衍射圆斑大于蓝 光的衍射圆斑。因此，一般情况下，我们看到的恒星 的衍射图象是边缘带红色的圆斑。 D 1.22 f D r f 1.22
从几何学的角度看，即使不考虑衍射，对于实际 光学系统而言，也只有在以下条件下，高斯的理想光 学系统理论才能适用： (1)若光是以极窄的近轴光束入射到光学系统，这些 光线离光轴很近，与光轴所成角度很小(<50 以至于角度的正弦和正切可以用角度本身来表示。 (2)入射光是充分单色的；或者虽然是混合光，但光 线通过的所有介质不存在色散，即其折射率对所有 光线来说都是常数。 实际上这两个条件往往无法都满足，致使点源可 能成为形状很不规则的斑点，面源的像会发生形变， 这都是像差的表现
从几何学的角度看，即使不考虑衍射，对于实际 光学系统而言，也只有在以下条件下，高斯的理想光 学系统理论才能适用： （1）若光是以极窄的近轴光束入射到光学系统，这些 光线离光轴很近，与光轴所成角度很小（<5 0 ）， 以至于角度的正弦和正切可以用角度本身来表示。 （2）入射光是充分单色的；或者虽然是混合光，但光 线通过的所有介质不存在色散，即其折射率对所有 光线来说都是常数。 实际上这两个条件往往无法都满足，致使点源可 能成为形状很不规则的斑点，面源的像会发生形变， 这都是像差的表现
由于不满足条件（1)，会产生球差、 彗差、像散、」 场曲、畸变五种像差，总 称单色像差 。 由于不满足条件(2)，将导致入射 光的色散，使像发生形变， 称为色差 总共有六种像差 由于衍射效应不可避免，所以不必 过分要求消除像差，只要将实际光学系 统的像差减小到和衍射效应没有明显区 别即可
由于不满足条件（1），会产生球差、 彗差、像散、场曲、畸变五种像差，总 称单色像差。 由于不满足条件（2），将导致入射 光的色散，使像发生形变，称为色差。 总共有六种像差。 由于衍射效应不可避免，所以不必 过分要求消除像差，只要将实际光学系 统的像差减小到和衍射效应没有明显区 别即可
1.球差 (a) B A So=f (b) B A S So=f 远轴光线实际上不汇聚于焦点，引起球差
1. 球差 B A B A S0=f S0=f F P F S S (a) (b) P 远轴光线实际上不汇聚于焦点，引起球差