Спустя 2000 лет физики решили оптическую проблему

Три физика из Национального автономного университета Мексики и Монтеррейского технологического института решили оптическую задачу 2000-летней давности — проблему Вассермана-Вольфа. Статья ученых опубликована в журнале Applied Optics.

Более 2000 лет назад греческий ученый Диокл выяснил проблему с оптическими линзами: при просмотре устройств, оснащенных ими, края казались более размытыми, чем центр. В своих работах он предположил, что эффект возникает потому, что линзы были сферическими — свет, падающий под углом, не мог быть сфокусирован из-за различий в преломлении. По сообщениям, Исаак Ньютон и Готфрид Лейбниц был озадачен своими попытками решить эту проблему (которая стала известна как сферическая аберрация).

В 1949 году Вассерман и Вольф разработали аналитическое средство для описания проблемы и дали ей официальное название — проблема Вассермана-Вольфа. Они предложили лучший подход для решения задачи: использовать две асферические смежные поверхности для коррекции аберраций. С тех пор исследователи и инженеры придумали множество способов решения этой проблемы в конкретных областях применения, в частности в камерах и телескопах. Большинство таких усилий были связаны с созданием асферических линз для противодействия рефракции. И хотя они привели к улучшению, решения, как правило, были дорогими и неадекватными для некоторых приложений.

Теперь ученые нашли средство для решения проблемы с объективом любого размера. Новый подход основан на описании способов, в которых форма второй асферической поверхности должна быть задана первой поверхностью, наряду с расстоянием между объектом и изображением. По существу, он опирается на вторую поверхность, фиксирующую проблемы с первой поверхностью. Результатом является устранение сферической аберрации.

Как только были проведены математические расчеты, исследователи испытали решение с помощью запуска симуляции. Они сообщают, что по их способы можно производить линзы, которые на 99,999999999999 процентов точны. Исследователи предполагают, что формула может быть использована в таких областях, как очки, контактные линзы, телескопы, бинокли и микроскопы. При этом ее применение не будет стоить дорого.