像散與色散是什麼關係?或者說什麼區別?

我對光學知識了解甚淺,但我知道像散作為單色像差是怎麼回事,也知道色散是將複合光分解成單色光的現象。這兩者當然肯定不是一回事,而且我也知道彼此是怎麼回事,我想了解的事,這兩者是什麼關係?

我先前有聽過一種解釋,有說法說色散導致的結果可以被稱為像差,那麼色散是屬於哪一類像差呢?是色差中的哪一種?還是說色散並非像差的一個範疇...


基本上兩者沒有交集。

像散是單色像差的一種。不考慮衍射的情況下我們說的像差一般指單色像差,其屬於幾何光學的範疇,即波長或光頻對分析結果沒有影響。

而色散是物理光學的概念。你說的複合光分解為單色光其本質是不同頻率的光波在介質中具有不同傳播速度。

我猜題主想問的是成像系統由於不同頻率光波的存在而導致的畫質劣化的問題。這叫做色差,也屬於像差的一種。色差的起因當然是因為不同頻率的光經過透鏡後傳播方向不同,所以從這個角度看應該說色散現象導致了色差。

所以它們的關係應該是這樣的:

       像差
      /    
     /     
  單色像差     色差 &<--- 色散
  /   
 /     
像散    畸變、球差、...

另外再補充一點,在顏色科學中也有色差這一概念,但我想這個並非是你所關注的那個色差。


來點應用光學筆記樓主應該就能搞清楚這些概念了。
先提綱挈領一下

下面講講樓主關注的像散,在講之前還是要解釋下幾個術語
○ 子午面:物點發出的主光線和光軸決定的平面
○ 子午光線:位於子午面內的光線
○ 弧矢面:通過主光線並垂直於子午面的光線
○ 弧矢光線:弧矢面內的光線

所謂像散就是子午像點和弧矢像點分開的距離。常說的眼睛散光就是像散。

---6/24更新,感謝眼視光學 @Mr劉 指正,「常說的眼睛散光就是像散」應該改成「像散是眼睛散光的一種表現形式」。
---原因如下,摘自評論
人的眼睛上的散光可以發生在軸上點也可以發生在非軸上點。而像散一定是在非軸上點的。發生原因也是不一樣的(具體不贅述了),只是成像結果是一樣的。


樓主感興趣的那些被稱為「色散」的光學現象,我覺得應該歸屬於色差這個範疇。
? 位置色差
○ 軸上物點以複色光束成像時的成像的偏差差
○產生原因:同一透鏡對不同波長的色光成像的焦距不同,因此一個物點形成多個像點

? 倍率色差
○ 對於軸外點,不同色光的焦距不等時,垂軸放大率也不相等,因而有不同的像高
○ 色差嚴重時,物體的像有彩色邊緣,即各種色光的軸外像點不重合。

至於色散,那又是另外一個概念了。
所謂色散,指的是介質的折射率隨光的頻率或波長變化而變化的現象。
也就是說同一種介質,對不同波長的光的折射率不同。
關於色散的討論在這裡就不贅述了,那是物理光學的內容了。

圖片來自老師的課件。


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