Fysikere løser 2, 000 år gammelt optisk problem

En trio af fysikere fra National Autonomous University of Mexico og Tec de Monterrey har løst en 2, 000 år gammelt optisk problem - Wasserman-Wolf-problemet. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Anvendt optik , Rafael González-Acuña, Héctor Chaparro-Romo, og Julio Gutiérrez-Vega skitserer matematikken involveret i at løse gåden, give nogle eksempler på mulige applikationer, og beskrive effektiviteten af ​​resultaterne, når de testes.

Over 2, 000 år siden, Den græske videnskabsmand Diocles genkendte et problem med optiske linser - når han kiggede gennem enheder udstyret med dem, kanterne virkede uklare end midten. I sine skrifter, han foreslog, at effekten opstår, fordi linserne var sfæriske - lys, der ramte i en vinkel, kunne ikke fokuseres på grund af forskelle i brydning. Isaac Newton var efter sigende chokeret i sine bestræbelser på at løse problemet (som blev kendt som sfærisk aberration), ligesom Gottfried Leibniz.

I 1949, Wasserman og Wolf udtænkte et analytisk middel til at beskrive problemet, og gav det et officielt navn - Wasserman-Wolf-problemet. De foreslog, at den bedste tilgang til at løse problemet ville være at bruge to asfæriske tilstødende overflader til at korrigere aberrationer. Siden den gang, forskere og ingeniører har fundet på en række måder at løse problemet i specifikke applikationer – især kameraer og teleskoper. De fleste sådanne bestræbelser har involveret at skabe asfæriske linser for at modvirke brydningsproblemer. Og selvom de har resulteret i forbedringer, løsningerne har generelt været dyre og utilstrækkelige til nogle applikationer.

Nu, et middel til at løse problemet med en hvilken som helst størrelse linse er blevet fundet af González-Acuña, Chaparro-Romo og Gutiérrez-Vega, beskrevet i en lang matematisk formel. Den er baseret på at beskrive måder, hvorpå formen af ​​en anden asfærisk overflade skal gives en første overflade, sammen med objekt-billedeafstand. I det væsentlige, den er afhængig af en anden overflade, der fikser problemer med den første overflade. Resultatet er eliminering af sfærisk aberration.

Når matematikken blev fastlagt, forskerne testede det ved at køre simuleringer. De rapporterer, at deres teknik kan producere linser, der er 99,9999999999 procent nøjagtige. Forskerne foreslår, at formlen kan bruges i applikationer, herunder briller, kontaktlinser, teleskoper, kikkerter og mikroskoper.

© 2019 Science X Network