星點檢驗是依據點光源經被檢驗光學系統形成的星點衍射像的形狀及亮度分布來定性地判斷被檢驗物鏡質量。通常,一個點光源(即星點)經被檢驗物鏡所成的像是由具有一定尺寸的衍射圓斑(艾里斑)和衍射圓環所構成。但實際上由于設計、材料、加工等個方面的缺陷,實際衍射圖相對于理想衍射圖形有不同程度的改變,可以依據變化定性的判斷被檢驗光學系統質量的優劣。
星點直徑過大,將不產生衍射現象;星點過小,衍射光斑亮度太弱或太小以至于無法觀測。選定的原則是:星點直徑d應不大于星點有效光束孔徑所對應的衍射像的中心亮斑直徑r,即:
式中,λ為星點發出的光波長;為像空間介質的折射率,空氣
;
為被檢驗物鏡像方半孔徑角;
為平行光管的焦距;
為被檢驗物鏡的孔徑。
保證經被測物鏡的光線全部進入觀測顯微鏡是顯微物鏡選則的原則,即物方孔徑角大于等于被檢物鏡像方孔徑角:
原則應以人眼能分辨第一和第二衍射亮環為準,經顯微物鏡放大后,兩衍射亮圓環間距對于人眼的張角按計算,則顯微鏡總放大率為:
(1) 無像差時,焦點上中心圓斑最亮,還能看到既圓且完整的第一亮衍射環,在焦前、焦后對稱截面上,衍射圖形相同,如圖1所示;
圖 1 無像差時星點像
(2) 星點像有球差時,衍射圖形為同心圓環,但中心亮斑變暗些,第一衍射環亮度增強,在焦前、焦后對稱截面上,衍射圖形不相同。
(3) 星點像有彗差時,若彗差較小,則星點像中心亮斑相對衍射環顯現偏心,衍射環亮度、粗細都不均勻;若彗差較大,星點像呈現彗星狀,即有明顯的頭部和延伸的拖尾,在焦前、焦后對稱截面上觀測,衍射圖形相同,只是變大目彌散,如圖2所示。
圖 2 慧差星點像
(4) 星點像有像散差時,視像散的程度在焦點處呈粗細不同的十字形,像散大,十字線細而長,像散小,十字線細粗而短,在焦前、焦后觀看,出現相互垂直的橢圓圖形,這是元件面形變形、面形較差或透鏡偏心造成的,如圖3所示。
圖 3 像散星點像
(5) 星點像出現雜亂無章的不規則形狀時,說明其元件材料中存在條紋、結石和嚴重的非均勻性等缺陷。