Ilmiy rahbar: aytimbetov n. Bajardi: jumaboyeva ch

Kurs ishining dolzarbligi: Hozirgi kunga kelib jadallik bilan rivojlanib borayotgan ayni davrda insonlar hayotini optika fizikasisiz tasavvur etib bo’lmaydi. Optik qurilmalar va asboblarga ham talab yuqori ekanligi ham optika fizikasiga talab yuqori darajada ekanligiga yaqqol misol bo’la oladi. Ayniqsa, optik qurilmalarga bo’lgan talab oshib bormoqda. Ular har bir sohada o’zining muhim ahamiyatiga ega va foydalanish sohalari keng qamrovlidir. Yangi optik qurilmalarning kashf etilishi esa insoniyat tarqqiyoti va rivojlanishiga katta hissa qo’shadi.

1.1. Optik sistemalar haqida ma’lumot

Optik sistemalar - optik elementlar (linza, koʻzgu, prizma, plastinka va h.k.) majmui. Quyidagi koʻrsatkichlar bilan ifodalanadi: chiziqli apertura, burchakli yoki chiziqli kuzatish maydoni, optik kattalashtirish oʻlchamlari, tasvirning sifatliligi, ajrata olish qobiliyati va yorugʻlik energiyasini taqsimlay olishi. Optik tizimlar yordamida buyum tasviri fotoplastinka, fotoelement va boshqalarda hosil qilinadi yoki yorugʻlik manbaidan chiqqan nur dastasining yoʻnalishi, intensivligi va boshqa oʻzgartiriladi. Optik tizimlar koʻrsatkichlariga tegishli masalalar ideal optik tizim qonunlari orqali hal qilinadi. Tasvirning sifatliligi va ajrata olish qobiliyatida esa Optik tizimlarning quyidagi nozik xususiyatlari ham hisobga olinadi: optik tizim aberratsiyasi, difraksion hodisalar. Optik tizimlarning notoʻgʻri tayyorlanganligi va h.k. Tasvirning sifatliligini belgilaydigan omillar sifatida yo koʻndalang toʻlqin aberratsiyaning qiymati, yoki chastota-kontrast harakteristika kattaligi olinadi. Optik tizimlar kinotexnika, televideniye, fotografiya, mikroskopiya, harbiy ish va boshqa koʻp sohalarda qoʻllaniladi.

II. ASOSIY QISM. OPTIK SISTEMALARNING ABERRATSIYASI

2.1. Optik aberratsiyalar

Optik sistemalarning aberratsiyalari (lot. aberratio - og‘ish), optik tizimlar tomonidan berilgan tasvirlardagi xatolar — ular ba’zi hollarda optik tasvirlarning unchalik aniq emasligi, ob’yektga to‘liq mos kelmasligi yoki rangli bo‘lib chiqishi bilan namoyon bo‘ladi. Eng muhimi shundaki aberatsiyaning quyidagi turlari: sferik aberratsiya optik tasvirning kamchiliklari bo‘lib, optik o‘q yaqinida o‘tgan yorug‘lik nurlari va optik tizimning o‘qdan uzoqda joylashgan qismlaridan o‘tgan nurlar (masalan, linzalar) birgina nuqtada yig‘ila olmaydi. Sferik aberratsiyalarni maxsus mo‘ljallangan linzalar birikmalari yordamida deyarli butunlay yo‘q qilish mumkin.
Agarda difraksiya hodisalami inobatga olmasak, biz ideal optik sistemadan kuzatilayotgan narsaning har bir nuqtasi uchun tasvirda aynan yagona bir nuqta mos kelishini (yorug‘lik dastasining gomo—sentrikligi sharti), xususan, har bir nuqtaviy manba o‘lchamga ega bo‘lmagan nuqta (stigmatik tasvir) bo’lib tasvirlanishini talab qilishimiz mumkin. Astronomik amaliyotda gomosentriklik sharti quyidagichadir: obyektiv (ko‘zgu)ga tushayotgan yassi to’lqin Q sferik to’lqin S ga aylantiriladi, uning markazi Φ aynan tasvirlanayotgan nuqtaviy obyekt tasviri o‘rnidir. Amalda esa, ayrim xususiy hollardan tashqari, optik sistema berayotgan tasvir stigmatik bo’lmaydi, nuqta tasviri qandaydir chekli o’lchamlarga ega bo’ladi, ya’ni optik sistemaning aberratsiyalari deb nomlanuvchi qandaydir buzilishlar yuzaga keladi. Geometrik ko‘rinishda bu quyidagi holga to‘g‘ri keladi: obyektiv yoki ko‘zgu bilan o‘zgartirilgan yassi to’lqin sfera bo’lmay qoladi; uning sirtiga normal bo‘yicha nurlami o‘tkazib, ular kesishgan joyda aberratsiya bilan buzilgan hajmli tasvir paydo boigan fazoning butun bir sohasini topamiz. Amaliy hamda nazariy optikada aberratsiyani qandaydir ma’lum chegaradan kamaytirish maqsad qilib qo‘yiladi, difraksiyadan qutulib bo’lmasligi tufayli bu chegarani difraksion tasvir o’lchamlari bilan bog’lanadi. Olingan tajribalar shuni ko‘rsatadiki, agar to’lqin fronti sistema fokusi markaziga ega sfera S dan chetlashishlari ta’sir etayotgan to’lqin uzunligi λ ning choragidan,ya’ni 1/4λ Reley mezonidan oshmasa, sezilarli bo’lmaydi. Birinchi darajali optik sistemalar bu shartni qanoatlantiradi [4].
Optik sistemalardagi eng asosiy aberratsiyalar ikki turga, ya’ni, geometrik va fizik aberratsiyalarga taqsimlanadi; fizik aberratsiyalar turiga xromatik aberratsiya kiradi. Yulduzlar nuqtasimon yorug‘lik manbalaridir hamda teleskoplarning fokal tekisligida ularning tasviri qancha kichik bo‘lsa, tasvirning yorug‘ligi shuncha yuqori bo‘ladi. Biroq teleskopning optik qismlari va sirtlaridan nurlar o‘tayotganda va qaytayotganda o‘z yo‘nalishlarini har xil o‘zgartiradi. Buning sababi optikada aberratsiya (yorug‘lik nurini egilishi, chetlashishi) hodisasidir. Fizik laboratoriyada nuqtasimon manba qaralmaydi, shuning uchun optika kursida linzaning nuqsonlari ko‘p hollardagina sanab o‘tiladi xolos, ularni kamaytirish yo‘llari ham qaralmaydi. Astrofizikada kuzatish-tekshirishlarning samaradorligi bu nuqsonlarni kamaytirish bilan bog‘liq. Bu nuqsonlarni to‘la bartaraf etib bo‘lmaydi va kichik teleskoplarda buning keragi ham yo‘q bo‘lishi mumkin. Sababi shundaki kichik teleskop (D<1 m) da aberratsiya tufayli tasvirni kengayishi difraksion gardishchadan kichik bo‘lishi mumkin. Sferik sirtga ega ob’ektivga tushayotgan yassi to‘lqin fronti undan o‘tgach (agar botiq ko‘zgu bo‘lsa, qaytgach) sferik to‘lqin frontiga aylanishi kerak, biroq bu shart bajarilmaydi. Bunday ob’ektivdan o‘tgan to‘lqin uning aberratsiyalari tufayli sferik sirtdan chetlashadi va natijada hosil bo‘lgan yulduz tasvir nuqtasimon bo‘lmaydi, u biroz kengayadi. Yuqorida biz ta‘kidlagan teleskop ob’ektivi chetida yorug‘lik difraksiyasi tufayli yulduz tasviri ma’lum kattalikdagi gardishcha shaklda bo‘ladi va buni bartaraf etib bo‘lmaydi degan edik. Endi esa aberratsiya ham yulduz tasvirini kengaytirishi mumkinligini ko‘rib turibmiz. Aberratsiyalarni kamaytirish yo‘llari ko’plab ishlab chiqilgan. Demak, teleskoplarni shunday yasash kerakki ularda aberratsiya tufayli kengaygan yulduz tasviri shu teleskopda yulduzning difraksion tasviridan katta bo‘lmasin. Tajriba shuni ko‘rsatadiki, bu shart bajarilishi uchun ob’ektivdan o‘tgan (qaytgan) to‘lqin frontni sferadan chetlashishi  amaldagi nurlanish to‘lqin uzunligining to‘rtdan (sakkizdan) biridan ( ) oshmasligi kYerak bo‘ladi. Bu shart Reley sharti deyiladi. Bunday shart parabolik ko‘zgularda bajariladi (e’tibor bering televizion antenna parabolik antennadir)[4].
Aberratsiyalar ikki turga bo‘linadi: fizik va geometrik. Fizik aberratsiya fizik hodisa (muhitning sindirish koefitsenti har xil rangli nurlar uchun har xilligi) tufayli ro‘y bersa (mas. xromatik aberratsiya), geometrik aberratsiya har xil optik sirtlardan har xil burchak ostida tushish, sinish va qaytish tufayli ro‘y beradi (mas. sferik aberratsiya). Ayrim aberratsiyalar faqat optik o‘qdan tashqarida kuzatiladi (koma, astigmatizm, distorsiya).