位置色差

物理学术语物理现象

位置色差即各色光通过透镜时，不能在像平面上会聚成一个像点的色差。

定义

位置色差　chromatism of position

位置色差又叫作“纵向色差”。位置色差是色差的一种，色差一般包括位置色差和放大率色差。

原因

众所周知，自然界的日光属白光一种，白光不是最纯洁的光，而是许多单色光组成的。光在不同介质中传播可能会有角度偏差的现象产生，而实际的白光照射下不同介质将有很多单线光的折射。光学材料（透镜）对于不同单色光的折射率是不同的，也就是折射角度不同波长愈短折射率愈大，波长愈长折射率愈小（这也是不同望远镜所谓的色差不同的原因），同一薄透镜对不同单色光，每一种单色光都有不同的焦距，按色光的波长由短到长，它们的像点离开透镜由近到远地排列在光轴上（不同的单色光的波长是不同的）这样成像就产生了所谓位置色差。

危害

位置色差使像在任何位置观察，都带有色斑或晕环。

有关因素

已知结构的光学系统，其初级位置色差可表示成光学系统每一个折射面的分布之和，这对已知结构的实际光学系统（如摄影镜头），用来讨论和计算初级位置色差分布是很方便的。

当光学系统的光学结构是未知时，如要设计一个摄影镜头，因初级位置色差与光学系统结构之间的关系表现得不明显，不能用上述方法直接求得满足一定色差要求的光学系统的初始解。在此种情况下，需把色差表示成每一透镜的分布之和。当把透镜厚度略去，所得到薄透镜系统的色差分布，其形式是非常简单的。从推得的结果知道，初级位置色差决定于透镜的光焦度和制造透镜所用玻璃的光学特性。在光焦度一定时，玻璃的阿贝常数愈大，色差愈小；通常情况下，正透镜产生负色差，负透镜产生正色差。因此，消色差的光学系统通常都是由正负透镜组成，以使它们的色差互相补偿。每块透镜对色差的贡献除与光焦度和阿贝常数有关外，还跟透镜在光路中的位置，即光线的入射高度有关。

其他信息

由两块相互接触或以极小的空气间隙分离的薄透镜组，分别称为双胶合系统与双分离系统。经过推导，上述系统的消色差条件为：

式中1与2分别为两个薄透镜的光焦度；v1与v2分别为两个透镜玻璃的阿贝常数；为整个系统的总光焦度。当光焦度和两种玻璃已确定时，由式（3-5）算出为消色差而两透镜所应有的光焦度。由于v1和v2都为正值，所以1与2必须反号，所有只有正、负透镜组合起来的系统，才能消色差。同时，为此目的而相互接触的正透镜与负透镜必须是由阿贝数不同的光学玻璃组成。通常是正透镜用冕玻璃，负透镜用火石玻璃，并令正透镜第二个面与负透镜第一个面有相同的曲率半径；然后用特种树胶（如加拿大树胶）将两个透镜胶合在一起，构成双胶合透镜。

这种透镜组，在玻璃给定的条件下，通过适当地分配两透镜光焦度的方法，可消色差；通过适当改变各面曲率半径的方法，可消球差；若两透镜的材料可任选时，则它也可同时消慧差。有时物镜需要保留一定剩余色差，以便与其它光学零件的色差相补偿，如补偿反射棱镜的色差。

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