KWALIFIKACJA MEP2 - STYCZEŃ 2016

PYTANIE NR 4.
W pokazanym na rysunku układzie dwóch soczewek w celu skorygowania aberracji chromatycznej należy dobrać materiały tak, aby spełniały warunek
Ilustracja przedstawia schemat optyczny związany z układem dwóch soczewek, który jest częścią pytania egzaminacyjnego
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Warunek korekcji aberracji chromatycznej dubletu (achromatyzacji) wiąże moc soczewek φ z dyspersją materiału opisaną liczbą Abbego (ν/γ). Aby skasować zmianę ogniskowej z długością fali, sumy "mocy zredukowanych przez dyspersję" muszą się znosić: φ₁/γ₁ + φ₂/γ₂ = 0. Pozostałe zależności dotyczą innych niezmienników/warunków obrazowania.

Pełne wyjaśnienie:

Aberracja chromatyczna wynika z dyspersji: współczynnik załamania szkła zależy od długości fali, więc promienie barwne (np. niebieskie i czerwone) ogniskują się w różnych punktach. W obrazie objawia się to rozmyciem i kolorowymi obwódkami.

W praktyce ogranicza się to przez zastosowanie dublety achromatycznego, czyli dwóch cienkich soczewek o przeciwnych znakach mocy (zwykle: skupiająca + rozpraszająca) wykonanych z materiałów o różnych dyspersjach. Dyspersję materiału opisuje liczba Abbego (oznaczana często ν, V lub γ). Im mniejsza liczba Abbego, tym większa dyspersja.

Żeby układ dwóch soczewek nie zmieniał swojej efektywnej ogniskowej (w pierwszym przybliżeniu) wraz ze zmianą długości fali, wkłady chromatyczne obu soczewek muszą się wzajemnie skompensować. Dla cienkich soczewek zapisuje się to warunkiem:

φ₁/γ₁ + φ₂/γ₂ = 0

Interpretacja jest prosta: soczewka o danej mocy φ wnosi "chromatyzm" proporcjonalny do φ i odwrotnie proporcjonalny do liczby Abbego (większa liczba Abbego → mniejsza dyspersja → mniejszy wkład do wady). Dlatego łączy się typowo szkło typu crown (większa liczba Abbego) ze szkłem typu flint (mniejsza liczba Abbego), dobierając moce tak, aby powyższa suma była równa zero.

  • Odpowiedź φ₁/γ₁ + φ₂/γ₂ = 0 jest poprawna, bo jest standardowym warunkiem achromatyzacji dubletu i bezpośrednio dotyczy korekcji aberracji chromatycznej.
  • Odpowiedź δ_F − δ_C = δ/γ odnosi się do zależności różnic dyspersyjnych (linia F i C), ale sama w sobie nie jest warunkiem doboru dwóch mocy soczewek w dublecie, więc nie opisuje kompletnej achromatyzacji układu dwóch soczewek.
  • Odpowiedź z ilorazem n·sinσ dotyczy warunków obrazowania i korekcji pewnych aberracji (np. komy) w ujęciu geometrycznym, a nie znoszenia przesunięć ogniska dla różnych barw.
  • Odpowiedź n·σ·y = n′·σ′·y′ jest formą niezmiennika Lagrange'a-Helmholtza (związku apertury i pola), który opisuje własności wiązki w układzie, ale nie służy do doboru materiałów pod kątem chromatyzmu.

Na egzaminie warto zapamiętać skojarzenie: achromat → suma (moc / liczba Abbego) = 0 oraz że liczba Abbego może być oznaczana różnymi literami (ν, V, γ).

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Aberracja chromatyczna to wada obrazu wynikająca z dyspersji szkła: różne barwy (długości fal) załamują się inaczej, więc ogniskują w różnych miejscach. Efekt to rozmycie i kolorowe obwódki na kontrastowych krawędziach obrazu.
Dublet achromatyczny to para soczewek (zwykle skupiająca i rozpraszająca) z różnych szkieł o innych dyspersjach. Dobiera się je tak, aby wkłady chromatyczne znosiły się wzajemnie, co zmniejsza kolorowe obwódki i poprawia ostrość.
Liczba Abbego (ν, V lub γ) jest miarą dyspersji: im mniejsza, tym większa dyspersja szkła. W achromacie łączy się szkła o różnych liczbach Abbego, bo wtedy można dobrać moce soczewek tak, by skompensować zmianę ogniskowej z długością fali.
Wyrażenie φ/γ łączy moc soczewki φ z dyspersją materiału opisaną liczbą Abbego γ. Traktuje się je jako miarę "wkładu" danej soczewki do aberracji chromatycznej. W dublecie suma takich wkładów ma się wyzerować.
Do znoszenia chromatyzmu potrzebne są przeciwne wkłady do zmiany ogniskowej z barwą. Najprościej uzyskać to, łącząc soczewkę o dodatniej mocy (skupiającą) z soczewką o ujemnej mocy (rozpraszającą) i dobierając ich materiały (liczby Abbego).
Szukaj zależności, w której występuje moc soczewki (φ) oraz liczba Abbego (ν/V/γ) i jest warunek sumy równej zero. To typowy zapis: φ₁/ν₁ + φ₂/ν₂ = 0, czyli znoszenie wkładów chromatycznych.
Nie. Warunek sinusów Abbego dotyczy jakości odwzorowania pozaosiowego (w praktyce wiąże się z ograniczaniem pewnych aberracji geometrycznych, np. komy). Mimo podobnej nazwy nie jest to warunek związany z dyspersją ani doborem materiałów pod achromatyzację.
W wielu zadaniach γ jest alternatywnym oznaczeniem liczby Abbego (spotyka się też ν lub V). To parametr materiału opisujący dyspersję. Jeśli w równaniu pojawia się φ oraz γ/ν/V, zwykle chodzi o warunek korekcji chromatyzmu.
Klasycznie stosuje się parę: szkło o mniejszej dyspersji (typu crown, większa liczba Abbego) oraz szkło o większej dyspersji (typu flint, mniejsza liczba Abbego). Razem z doborem mocy soczewek pozwala to spełnić warunek achromatyzacji.
Typowe pomyłki to: mylenie liczby Abbego z "warunkiem sinusów Abbego", wybieranie wzorów z n i sin, bo wyglądają "optycznie", oraz nieuwzględnianie, że w dublecie moce mają przeciwne znaki. Pomaga sprawdzić, czy w równaniu jest φ oraz ν/V/γ.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 57% zdających egzamin. średnie

Eksperci podkreślają: "Warunek korekcji aberracji chromatycznej dubletu (achromatyzacji) wiąże moc soczewek φ z dyspersją materiału opisaną liczbą Abbego (ν/γ)."

Źródła:

  • Wikipedia: Achromatic doublet — https://en.wikipedia.org/wiki/Achromatic_doublet (dostęp: 2026-02-28)
  • Wikipedia: Abbe number — https://en.wikipedia.org/wiki/Abbe_number (dostęp: 2026-02-28)
  • HyperPhysics (Georgia State University): Chromatic aberration — http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/geoopt/chraber.html (dostęp: 2026-02-28)

Materiały:

  • Podręcznik optyki geometrycznej: rozdział o aberracjach (w tym chromatycznej) i achromatach
  • Notatki/opracowania o liczbie Abbego i liniach Fraunhofera (C, D, F)
  • Zadania rachunkowe z mocy soczewek i warunku achromatyzacji dubletu (bez konieczności pełnego projektowania krzywizn)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego