什么是二级光谱和复消色差（一）

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二级光谱‌是指在光学系统中，对某两种波长（通常是C光和F光，即蓝色和红色光）校正色差后，第三种波长（通常是d光或e光，即紫色光）相对于这两种波长仍有残余色差的现象。这种现象是由于不同波长的光在通过透镜时折射率不同导致的色散现象。

我们要理解二级光谱需要首先理解以上这不同波段的光和色差的概念。上段中C光波长656.3nm、F光波长486.1nm、d光波长589.3nm、e光波长546.1nm，这些波长是怎么来的呢？这里就要引申出原子光谱的概念。

原子光谱是指不同元素的原子在激发或吸收能量时，电子从一个能级跃迁到另一个能级，从而发射或吸收特定频率的光谱线，这就解释了发光的底层逻辑。具体来说，光谱分为发射光谱和吸收光谱：发射光谱是当原子从高能级跃迁到低能级时，释放能量形成光谱线，这些光谱线对应于原子的特征能级差；吸收光谱是当原子吸收特定频率的光，使电子从低能级跃迁到高能级，未被吸收的光形成光谱中的暗线，这些暗线的位置对应于原子的吸收能级。F光（486.1nm）和C光（656.3nm）是根据氢原子的巴尔末系列光谱线来确定的，而D光（589.3nm）则与钠的吸收光谱相关。

在成像光学系统中，复合波段的光如果得不到矫正，其产生的色差会导致图像边缘出现彩色条纹（如紫边红边等）、分辨率下降，从而影响摄影、显微观测等领域的精度。因此针对不同的光学系统、不同的光线，接受原件做对应的色差矫正就是光学工程师必须要面对的工作。复消色差就是针对二级光谱做的色差矫正，常用于高倍率的成像系统或显微成像领域。下面我们针对不同的成像光学系统，分别描述一下色差的矫正方向，针对二级光谱的复消色差我们在下一篇内容中做说明。‌

一、目视光学系统

目视光学系统常见的有望远镜、枪瞄等，它的接受器件为人眼。对于人眼来说，其最灵敏的波长为555nm,其波长响应范围为390-760nm,所以目视光学系统选择在D光（589.3nm）、e光（546.1nm,更接近555nm）校正单色像差，对靠近可见光两侧的F光（486.1nm）、C光（656.3nm）校正色差。这些特殊波长是根据原子光谱的波长来确定的。

二、普通照相系统

普通的照相系统接收器件为胶卷。胶卷的最灵敏光为蓝光，所以对F光校正单色像差，对D光和G'光（434.1nm）校正色差。天文照相系统其胶卷的灵敏区靠近蓝光，且不用目视调焦，所以需要对G'光校正单色像差，对h光（404.7nm）和F光校正色差。

三、近红外和近紫外光学系统

近红外光学系统和近紫外光学系统其接受波段较为特定。近红外系统对C光校正单色像差，对d光（587.6nm）和A'光（768.2nm）校正色差。近紫外系统对i光（365.0nm）校正单色像差，对257nm和h光校正色差。

四、工业相机成像系统

工业相机成像系统主要接受器件为光学芯片CCD或CMOS，这里需要具体的看相机中采用芯片在不同波段下的工作效率，需应对其工作效率稳定的波段做针对性的色差矫正。