Фізики вирішили 2000-річну оптичну проблему

Фізики з Національного університету Мексики вирішили оптичну проблему 2000-річного віку - проблему Вассермана-Вольфа. У своїй статті, опублікованій в журналі «Прикладна оптика», Рафаель Гонсалес-Акунья, Ектор Чапарро-Ромо і Хуліо Гутьєррес-Вега представляють математику, пов'язану з рішенням головоломки, наводять деякі приклади можливих додатків і описують ефективність результатів при тестуванні.


Понад 2000 років тому грецький вчений Діокл виявив проблему з оптичними лінзами - при перегляді пристроїв, обладнаних ними, краї виглядали більш розмитими, ніж центр. У своїх роботах він припустив, що ефект виникає, тому що лінзи були сферичними - світло, що падає під кутом, не могло бути сфокусоване через відмінності в заломленні. Повідомлялося, що Ісаак Ньютон був у глухому куті у своїх спробах вирішити цю проблему (яка стала відома як сферична аберація), як і Готфрід Лейбніц.

У 1949 році Вассерман і Вольф винайшли аналітичні засоби для опису проблеми і дали їй офіційну назву - проблема Вассермана-Вольфа. Вони припустили, що найкращим підходом до вирішення проблеми буде використання двох асферичних сусідніх поверхонь для корекції аберацій.

З того часу дослідники та інженери придумали різні способи вирішення проблеми в конкретних додатках, особливо в камерах і телескопах. Більшість таких зусиль було пов'язано зі створенням асферичних лінз для вирішення проблем рефракції. І хоча вони призвели до поліпшення, рішення, як правило, були дорогими і не підходящими для деяких додатків.

Тепер засоби для вирішення проблеми з лінзою будь-якого розміру були знайдені Гонсалесом-Акунья, Чапарро-Ромо і Гутьєрресом-Вегою, описаними в довгій математичній формулі. Рішення базується на описі способів, в яких форма другої асферичної поверхні повинна бути задана першою поверхнею, а також відстанню між об'єктом і зображенням. По суті, воно спирається на другу поверхню, що фіксує проблеми з першою поверхнею. В результаті усувається сферична аберація.

Як тільки математика була встановлена, дослідники перевірили її, запустивши симуляції. Вони повідомляють, що їхня техніка може виробляти лінзи з точністю 99, 9999999999 відсотків. Дослідники припускають, що формула може бути використана в додатках, включаючи окуляри, контактні лінзи, телескопи, біноклі та мікроскопи.

logo