Введение

Свойство дисперсии материала

В оптике и проектировании линз число Аббе, также известное как число V или констрингенция прозрачного материала, является приблизительной мерой дисперсии материала (изменение показателя преломления в зависимости от длины волны), при этом высокие значения V указывают на низкую дисперсию. Оно названо в честь Эрнста Аббе (1840–1905), немецкого физика, который его определил. Термин «число V» не следует путать с нормированной частотой в волокнах. Число Аббе материала определяется как

,

где и – показатели преломления материала на длинах волн спектральных линий Фраунгофера C, d и F (656,3 нм, 587,56 нм и 486,1 нм соответственно). Эта формулировка применима только к человеческому зрению. За пределами этого диапазона требуется использование других спектральных линий. Для невидимых спектральных линий термин «число V» используется чаще. Более общая формулировка определяется как

,

где и – показатели преломления материала при трех различных длинах волн. Показатель преломления для самой короткой длины волны – , а для самой длинной – .

Числа Аббе используются для классификации стекла и других оптических материалов по их хроматичности. Например, стекла с высокой дисперсией (флинты) имеют относительно небольшие числа Аббе, в то время как стекла с низкой дисперсией (кроны) имеют большие числа Аббе. Значения варьируются от менее 25 для очень плотных флинтов, около 34 для поликарбонатных пластиков, до 65 для обычных крон и от 75 до 85 для некоторых фтористых и фосфатных крон. Числа Аббе используются при проектировании ахроматических линз, поскольку их величина, обратная дисперсии (наклон показателя преломления в зависимости от длины волны), пропорциональна дисперсии в области длины волны, где человеческий глаз наиболее чувствителен (см. график). Для различных диапазонов длин волн или для более точной характеристики хроматичности системы (например, при проектировании апохроматических линз) используется полное соотношение дисперсии (зависимость показателя преломления от длины волны).

Диаграмма Аббе

Диаграмма Аббе, также называемая «стеклянной завесой», строится путем нанесения числа Аббе материала на график в зависимости от его показателя преломления. Стекла затем можно классифицировать и выбирать в соответствии с их положением на диаграмме. Это может быть буквенно-цифровой код, как в каталоге Schott Glass, или 6-значный код стекла. Числа Аббе стекол, наряду с их средними показателями преломления, используются при расчете требуемых рефракционных сил элементов ахроматических линз для компенсации хроматической аберрации первого порядка. Именно эти два параметра, входящие в уравнения для проектирования ахроматических дублетов, отображаются на диаграмме Аббе. В связи с трудностями и неудобствами при получении натриевых и водородных линий часто используются альтернативные определения числа Аббе (ISO 7944). Например, вместо стандартного определения, приведенного выше, которое использует изменение показателя преломления между водородными линиями F и C, одна альтернативная мера использует индекс «e» для e-линии ртути по сравнению с линиями F′ и C′ кадмия. Эта альтернатива берет разность между синим (C′) и красным (F′) показателями преломления кадмия при длинах волн 480,0 нм и 643,8 нм относительно для e-линии ртути при 546,073 нм, все из которых расположены близко друг к другу и несколько легче в получении, чем линии C, F и e. Могут использоваться и другие определения; в следующей таблице перечислены стандартные длины волн, при которых обычно определяется , включая стандартные индексы. λ(нм) Символ Фраунгофера Источник света Цвет 365,01 i Hg УФ A 404,66 h Hg фиолетовый 435,84 g Hg синий 479,99 F′ Cd синий 486,13 F H синий 546,07 e Hg зеленый 587,56 d He желтый 589,3 D Na желтый 643,85 C′ Cd красный 656,27 C H красный 706,52 r He красный 768,2 A′ K ИК A 852,11 s Cs ИК A 1013,98 t Hg ИК A