La aberración esférica

Aberración óptica
Distorsión La aberración esférica Coma Astigmatismo Curvatura de campo Aberración cromática Desenfoque Inclinación

La aberración esférica. Una lente perfecta (parte superior) se centra todos los rayos entrantes a un punto en el eje óptico. Una lente real con superficies esféricas (abajo) sufre de aberración esférica: se centra más estrechamente rayos si entran lejos del eje óptico que si entran más cerca del eje. Por lo tanto, no produce un punto focal perfecto. (El dibujo es exagerada.)

La fuente puntual como imaginada por un sistema con negativo (parte superior), cero (centro), y (abajo) la aberración esférica positiva. Imágenes de la izquierda están desenfocado hacia el interior, las imágenes a la derecha hacia el exterior.

Secciones longitudinales a través de un haz con (arriba) negativo, (centro) cero, y (abajo) la aberración esférica positiva. La lente está a la izquierda.

En la óptica , la aberración esférica es una desviación de la norma que resulta en una imperfección imagen que se produce debido a la mayor la refracción de los rayos luminosos cuando los rayos golpean un o una lente reflejo de los rayos de luz que se produce cuando los rayos golpean un espejo cerca de su borde, en comparación con los que golpean más cerca del centro. Una lente esfera tiene una punto que aplanático significa sólo la aberración esférica no en un radio que es igual al radio de la esfera dividido por el índice de refracción, que está dentro de la lente. A menudo se considera que es una imperfección de los telescopios y otros instrumentos que hace que su centrándose menos que ideal debido a la esférica forma de lentes y espejos. Este es un efecto importante, como formas esféricas son mucho más fáciles de producir que las formas esféricas asféricas y así la mayoría de las lentes tienen.

"Positivo" aberración esférica significa rayos periféricos se doblan demasiado. "Negativo" aberración esférica significa rayos periféricos no son suficientes doblada.

El efecto es proporcional a la cuarta potencia del diámetro e inversamente proporcional a la tercera potencia de la distancia focal, por lo que es mucho más pronunciada en un corto relaciones de coordinación, es decir, lentes "rápidas".

Para los pequeños telescopios que utilizan espejos esféricos con relaciones focales más cortas que f / 10, la luz de una fuente puntual distante (como una estrella ) no está todo enfocados en el mismo punto. Particularmente, luz que incide en la parte interior del espejo se centra más lejos de la luz que incide sobre el espejo de la parte exterior. Como resultado, la imagen no puede ser enfocada tan claramente como si la aberración no estuviera presente. Debido a la aberración esférica, los telescopios más corto que f / 10 se hacen generalmente con espejos no esféricas o con lentes correctores.

En sistemas de lentes, el efecto se puede minimizar el uso de combinaciones especiales de convexa y lentes cóncavas, así como el uso de lentes asféricas.

Para diseños simples veces se puede calcular los parámetros que minimizan la aberración esférica. Por ejemplo, en un diseño que consta de una sola lente con superficies esféricas y una o distancia del objeto dado, distancia de la imagen i, e índice de refracción n, se puede minimizar la aberración esférica mediante el ajuste de los radios de curvatura y de las superficies delantera y trasera de la lente de tal manera que

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La aberración esférica de luz incidente colimado en un cóncava espejo esférico.