С чего начиналась фотография

Зато Кеплер обнаружил, что изображение в центральной части объектива значительно резче изображения по его краям, и пришел к выводу, что наибольшая резкость будет наблюдаться при небольшом отверстии объектива. Другими словами, он установил, что для получения необходимой резкости объектив следует диафрагмировать. Это важное открытие Кеплера нашло со временем свое применение и в фотографии.

Без знания закона преломления света оптики не могли правильно рассчитывать сложные оптические системы. Открыть этот закон суждено было Рене Декарту, выдающемуся голландскому ученому XVII в., внесшему этим значительный вклад в развитие прикладной оптики. Своим открытием Декарт положил начало развитию теории аберраций оптических систем. Чтобы исправить сферическую аберрацию, Декарт применял комбинирование сферических линз с гиперболическими и эллиптическими. Этому вопросу он посвятил восьмую главу своей книги «Диоптрика». Таким образом, Декарт является одним из основоположников асферической оптики.

Большой вклад в разработку теорий сферической и хроматической аберраций и методов их устранения внес другой голландец, астроном Христиан Гюйгенс. Он также продолжительное время работал над теорией оптических инструментов, в первую очередь телескопов и микроскопов. В частности, в 1662 г. Гюйгенсом была предложена новая система окуляра, состоящего из двух положительных линз со значительным расстоянием между ними, что позволило исправить ряд аберраций (хроматическую, астигматизм и др.). Окуляр Гюйгенса по сей день применяется в некоторых оптических системах.

Немало выдающихся открытий в области оптики принадлежит великому английскому ученому Исааку Ньютону. Он успешно занимался многими вопросами, связанными с прикладной оптикой: созданием ахроматических оптических систем, конструированием более совершенных зеркальных телескопов, улучшением технологии изготовления линз и сферических зеркал, устранением различного рода аберраций, изучением спектроскопии.

В 1668 г. Ньютон сделал одно из самых важных открытий в оптике. Он установил, что качество изображения в оптических приборах зависит не только от сферической аберрации, как считалось до этого, но в равной степени и от хроматической аберрации, т. е. от неоднородности световых лучей. При этом он вывел формулу для вычисления хроматической аберрации, и этой формулой без каких-либо существенных изменений пользуются и современные оптики.

В результате сделанного им открытия Ньютон пришел к выводу, что дальнейшее усовершенствование линзовых телескопов не даст желаемых результатов из-за того, что избавиться от присущей линзам хроматической аберрации якобы невозможно. Этот, как выяснилось позже, ошибочный вывод Ньютона, пользовавшегося непререкаемым авторитетом в научных кругах, отрицательно сказался на дальнейшем развитии прикладной оптики, на многие десятки лет затормозив конструирование линзовых телескопов. Выход из положения Ньютон видел в замене линзовых объективов вогнутыми сферическими зеркалами, которые лишены хроматической аберрации (нелишним будет напомнить, что в конструкцию известных советских фотографических объективов типа МТО положена идея Ньютона). В подтверждение своей правоты Ньютон собственноручно построил несколько зеркальных телескопов и добился блестящих результатов. Результаты исследований в области оптики ученый изложил в одном из своих главных научных трудов «Оптика» и в знаменитых «Лекциях по оптике». Таким образом, благодаря Ньютону была открыта новая эра в телескопостроении. В то же время, как говорилось выше, его ошибка явилась причиной длительного застоя в конструировании линзовых оптических систем.

Исправить эту ошибку английского ученого пришлось выдающемуся русскому математику немецкого происхождения, члену Петербургской Академии наук Леонардо Эйлеру. Оптика занимала далеко не последнее место в широком кругу научных интересов талантливого ученого. При этом изучение оптики базировалось у него на солидной математической основе, что позволило Эйлеру внести огромный вклад в теорию расчета и конструирования оптических систем. Эйлер одним из первых выступил против утверждения Ньютона о невозможности устранения в оптических системах хроматической аберрации, а в 1747 г. первым высказался о том, что проблема создания ахроматического объектива является разрешимой. Чтобы подтвердить свои расчеты, Эйлер провел серию успешных опытов, в результате которых путем комбинирования двух линз с различным показателем преломления добился ощутимого уменьшения хроматической аберрации. Так было положено начало созданию ахроматических объективов. В 1758 г., пользуясь результатами исследований Эйлера, известный английский оптик Д. Доллонд, который, кстати, вначале резко отрицательно отнесся к открытию русского ученого, создал первый ахроматический объектив для телескопа, состоящий из двух линз, изготовленных из стекол с различной дисперсией - кронгласа и флинтгласа.