Аберации на објективот. Сферична аберација Поврзаност со сферичната аберација на фотографот

Зборот аберација означува збир на оптички ефекти поврзани со изобличувањето на објектот за време на набљудувањето. Во оваа статија ќе зборуваме за неколку видови аберации кои се најрелевантни за астрономските набљудувања.

аберација на светлинатаво астрономијата, тоа е привидно поместување на небесен објект поради конечната брзина на светлината во комбинација со движењето на набљудуваниот објект и набљудувачот. Дејството на аберација води до фактот дека привидната насока кон објектот не се совпаѓа со геометриската насока кон него во исто време.

Ефектот е дека поради движењето на Земјата околу Сонцето и времето потребно за ширење на светлината, набљудувачот ја гледа ѕвездата на различно место од местото каде што е. Ако Земјата беше неподвижна, или ако светлината се шири моментално, тогаш немаше да има светлосна аберација. Затоа, при одредување на положбата на ѕвезда на небото со телескоп, не смееме да го броиме аголот под кој ѕвездата е навалена, туку малку да го зголемуваме во насока на движењето на Земјата.

Ефектот на аберација не е голем. Неговата најголема вредност се постигнува под услов земјата да се движи нормално на насоката на зракот. Во исто време, отстапувањето на положбата на ѕвездата е само 20,4 секунди, бидејќи земјата патува само 30 километри за 1 секунда, а зрак светлина - 300.000 километри.

Исто така, постојат неколку видови геометриска аберација. Сферична аберација- аберација на леќа или леќа, што се состои во тоа што широк зрак на монохроматска светлина што произлегува од точка што лежи на главната оптичка оска на леќата, кога минува низ леќата, се вкрстува не во една, туку во многу точки се наоѓа на оптичката оска на различни растојанија од објективот, што резултира со неостра слика. Како резултат на тоа, таков точкаст објект како ѕвезда може да се гледа како мала топка, земајќи ја големината на оваа топка како големина на ѕвездата.

Искривување на полето за слика- аберација, како резултат на која сликата на рамен објект, нормална на оптичката оска на леќата, лежи на површина што е конкавна или конвексна на леќата. Оваа аберација предизвикува нерамномерна острина низ полето на сликата. Значи, кога центарот на сликата е остро фокусиран, рабовите на сликата ќе бидат надвор од фокусот и сликата ќе биде заматена. Ако поставката за острина е направена на рабовите на сликата, тогаш нејзиниот централен дел ќе биде неостар. Овој вид на аберација не е суштински за астрономијата.

И еве уште неколку видови на аберации:

Дифрактивната аберација се јавува поради дифракција на светлината од отворот и цевката на фотографската леќа. Дифрактивната аберација ја ограничува резолуцијата на фотографскиот објектив. Поради оваа аберација, минималното аголно растојание помеѓу точките дозволено од леќата е ограничено со вредноста на ламбда/Д радијаните, каде што ламбда е брановата должина на користената светлина (оптичкиот опсег обично вклучува електромагнетни бранови со должина од 400 nm до 700 nm), D е дијаметарот на леќата. Гледајќи ја оваа формула, станува јасно колку е важен дијаметарот на леќата. Токму овој параметар е клучен за најголемите и најскапите телескопи. Исто така, јасно е дека телескопот способен да гледа со рендгенски зраци позитивно се споредува со конвенционалниот оптички телескоп. Факт е дека брановата должина на Х-зраците е 100 пати помала од брановата должина на светлината во оптичкиот опсег. Според тоа, за таквите телескопи, минималното аголно растојание е 100 пати помало отколку за конвенционалните оптички телескопи со ист дијаметар на објективот.

Проучувањето на аберацијата овозможи значително подобрување на астрономските инструменти. Во современите телескопи, ефектите од аберацијата се минимизирани, но тоа е аберација која ги ограничува можностите на оптичките инструменти.

Сл.1Илустрација на некорегирана сферична аберација. Површината на периферијата на леќата има помала фокусна должина отколку во центарот.

Повеќето фотографски леќи се составени од елементи со сферични површини. Таквите елементи се релативно лесни за производство, но нивната форма не е идеална за сликање.

Сферична аберација- Ова е еден од дефектите во сликањето што се јавува поради сферичната форма на леќата. Ориз. 1 илустрира сферична аберација за позитивна леќа.

Зраците што минуваат низ леќата подалеку од оптичката оска се фокусирани на позицијата Со. Зраците што минуваат поблиску до оптичката оска се фокусирани во положбата а, тие се поблиску до површината на леќата. Така, позицијата на фокусот зависи од локацијата каде што зраците минуваат низ леќата.

Ако фокусот на работ е поблиску до објективот отколку аксијалниот фокус, како што се случува со позитивна леќа Сл. 1, потоа кажете сферична аберација недоволно корегиран. Спротивно на тоа, ако фокусот на работ е зад аксијалниот фокус, тогаш се вели дека сферичната аберација е поправена.

Сликата на точка направена од леќа со сферични аберации обично се добива со точки опкружени со ореол светлина. Сферичната аберација обично се појавува на фотографиите со омекнување на контрастот и замаглување на фините детали.

Сферичната аберација е униформа низ полето, што значи дека надолжниот фокус помеѓу рабовите на леќата и центарот не зависи од наклонетоста на зраците.

Од слика 1 се чини дека е невозможно да се постигне добра острина на леќа со сферична аберација. Во која било положба зад објективот на фотосензитивниот елемент (филм или матрица), наместо јасна точка, ќе се проектира заматен диск.

Сепак, постои геометриски „најдобар“ фокус што одговара на најмалку заматување на дискот. Овој необичен ансамбл на светлосни конуси има минимален пресек, во положбата б.

Поместување на фокусот

Кога отворот е зад објективот, се забележува интересен феномен. Ако отворот е покриен на таков начин што ги отсекува зраците на периферијата на објективот, тогаш фокусот се префрла надесно. Со силно покриена бленда, најдоброто фокусирање ќе се забележи во положбата в, односно, позициите на најмалку заматените дискови со покриена бленда и со отворена бленда ќе се разликуваат.

За да добиете најдобра острина на покриена бленда, матрицата (филмот) треба да се постави во положбата в. Овој пример јасно покажува дека постои можност да не се постигне најдобрата острина, бидејќи повеќето фотографски системи се дизајнирани да работат со отворена решетка.

Фотографот се фокусира на целосна решетка и го проектира дискот со најмалку заматување на позицијата б, потоа при фотографирање отворот автоматски се затвора до поставената вредност и тој во овој момент не се сомнева ништо за последователниот промена на фокусот, што не му дозволува да постигне најдобра острина.

Се разбира, покриената бленда ги намалува сферичните аберации и во точката б, но сепак нема да има најдобра острина.

Корисниците на SLR можат да ја затворат решетката за преглед за да се фокусираат на вистинската решетка.

Автоматската компензација за промена на фокусот беше предложена од Норман Голдберг. Zeiss лансираше линија на леќи за далечина за камерите Zeiss Ikon, кои имаат специјално дизајнирано коло за минимизирање на поместувањето на фокусот со промените на решетката. Во исто време, сферичните аберации во леќите за фотоапаратите со далечина се значително намалени. Колку е важно поместувањето на фокусот за леќите за далечина, прашувате? Според производителот на објективот LEICA NOCTILUX-M 50mm f/1, оваа вредност е околу 100 µm.

Природата на заматувањето е надвор од фокусот

Ефектот на сферични аберации на слика во фокус е тешко да се забележи, но може јасно да се види на слика која е малку надвор од фокусот. Сферичната аберација остава видлива трага во зоната на заматување.

Враќајќи се на слика 1, може да се забележи дека распределбата на интензитетот на светлината во дискот за заматување во присуство на сферична аберација не е униформа.

Бремена вЗаматениот диск се карактеризира со светло јадро опкружено со слаб ореол. Додека бирачот за заматување е во позиција аима потемно јадро опкружено со светол светлосен прстен. Ваквите аномални распределби на светлината може да се појават во заматената област на сликата.

Ориз. 2 Заматувањето се менува пред и по фокусната точка

Пример на сл. 2 покажува точка во центарот на рамката направена во макро режим 1:1 со леќа 85/1,4 поставена на макро долу. Кога сензорот е 5 mm зад најдобриот фокус (средна точка), дискот за заматување го покажува ефектот на светлиот прстен (лева точка), слични дискови за заматување се добиваат со леќи за огледало на менискусот.

И кога сензорот е 5 mm пред најдобриот фокус (т.е. поблиску до објективот), природата на заматувањето се промени кон светлиот центар, опкружен со слаб ореол. Како што можете да видите, леќата е корегирана за сферична аберација бидејќи се однесува на спротивен начин на примерот на сл. еден.

Следниот пример го илустрира ефектот на две аберации на сликите што не се фокусирани.

На сл. 3 покажува крст, кој е фотографиран во центарот на рамката со истата леќа 85 / 1,4. Макрофурот е продолжен за околу 85 mm, што дава зголемување од околу 1:1. Камерата (матрицата) беше поместена во чекори од 1 mm во двете насоки од максималниот фокус. Крстот е посложена слика од точката, а показателите за боја даваат визуелни илустрации за неговото заматување.

Ориз. 3 Броевите на илустрациите укажуваат на промени во растојанието од објективот до матрицата, тоа се милиметри. камерата се движи од -4 до +4 mm во чекори од 1 mm од најдобрата позиција на фокус (0)

Сферичната аберација е одговорна за суровата природа на заматувањето на негативни растојанија и преминот кон меко заматување на позитивни растојанија. Исто така интересни се ефектите на бојата кои се јавуваат поради надолжната хроматска аберација (аксијална боја). Ако објективот е слабо склопен, тогаш сферичната аберација и аксијалната боја се единствените аберации што се појавуваат во центарот на сликата.

Најчесто, силата, а понекогаш и природата на сферичната аберација зависи од брановата должина на светлината. Во овој случај, комбинираниот ефект на сферична аберација и аксијална боја се нарекува. Од ова станува јасно дека феноменот илустриран на сл. 3 покажува дека овој објектив не е наменет за употреба како макро објектив. Повеќето објективи се оптимизирани за фокусирање во близина на поле и фокусирање бесконечно, но не и за макро 1:1. При овој зум, конвенционалните леќи ќе се однесуваат полошо од макро објективите, кои се користат специјално од непосредна близина.

Сепак, дури и ако објективот се користи за стандардни апликации, сферохроматизмот може да се појави во областа надвор од фокус при нормално фотографирање и да влијае на квалитетот.

заклучоци
Се разбира, илустрацијата на сл. 1 е претерување. Во реалноста, количината на преостанати сферични аберации во фотографските леќи е мала. Овој ефект е значително намален со комбинирање на елементите на објективот за да се компензира збирот на спротивставени сферични аберации, употребата на висококвалитетно стакло, внимателно дизајнираната геометрија на леќите и употребата на асферични елементи. Покрај тоа, лебдечките елементи може да се користат за да се намалат сферичните аберации на одреден опсег на работни растојанија.

Во случај на објективи со недоволно корегирана сферична аберација, ефикасен начин за подобрување на квалитетот на сликата е да се запре блендата. За недоволно коригираниот елемент на сл. 1, дијаметарот на дисковите за заматување се намалува пропорционално со коцката на дијаметарот на отворот.

Оваа зависност може да се разликува за преостанатите сферични аберации во сложените шеми на леќи, но, по правило, затворањето на отворот за едно застанување веќе дава забележително подобрување на сликата.

Алтернативно, наместо да се бори против сферичната аберација, фотографот може намерно да ја искористи. Zeiss филтрите за омекнување, и покрај рамната површина, додаваат сферични аберации на сликата. Тие се популарни кај фотографите за портрети поради нивниот мек ефект и импресивен карактер.

© Пол ван Валри 2004–2015 година
Превод: Иван Косареков

Аберација е двосмислен термин кој се користи во различни области на знаење: астрономија, оптика, биологија, фотографија, медицина и други. Што се аберации и какви видови на аберации постојат, ќе се дискутира во оваа статија.

Значење на терминот

Зборот „аберација“ доаѓа од латинскиот јазик и буквално се преведува како „отстапување, изобличување, отстранување“. Така, аберацијата е феномен на отстапување од одредена вредност.

Во кои научни области може да се забележи феноменот на аберација?

Аберација во астрономијата

Во астрономијата се користи концептот на аберација на светлината. Се подразбира како визуелно поместување на небесно тело или објект. Тоа е предизвикано од брзината на ширење на светлината во однос на набљудуваниот објект и набљудувачот. Со други зборови, движечкиот набљудувач го гледа предметот на друго место од каде што би го набљудувал, додека мирува. Ова се должи на фактот дека нашата планета е во постојано движење, па состојбата на одмор на набљудувачот е физички невозможна.

Бидејќи феноменот на аберација е предизвикан од движењето на Земјата, се разликуваат два вида:

• дневна аберација: отстапувањето е предизвикано од дневната ротација на Земјата околу нејзината оска;
• годишна аберација: поради револуцијата на планетата околу сонцето.

Овој феномен е откриен во 1727 година и оттогаш многу научници обрнале внимание на аберацијата на светлината: Томас Јанг, Ајри, Ајнштајн и други.

Аберација на оптичкиот систем

Оптички систем е збир на оптички елементи кои ги претвораат светлосните зраци. Најважниот човечки систем од овој вид е окото. Исто така, таквите системи се користат за дизајнирање оптички уреди - камери, телескопи, микроскопи, проектори итн.

Оптичките аберации се различни нарушувања на сликата во оптичките системи кои влијаат на конечниот резултат.

Кога објектот се оддалечува од таканаречената оптичка оска, се јавува расејување на зраците, конечната слика е нејасна, надвор од фокусот, заматена или има различна боја од оригиналот. Ова е она што е аберација. При одредување на степенот на аберација, може да се користат специјални формули за да се пресмета.

Аберацијата на објективот е поделена на неколку видови.

монохроматски аберации

Во совршен оптички систем, зракот од секоја точка на објектот на излезот е исто така концентриран во една точка. Во пракса, овој резултат е невозможно да се постигне: зракот, достигнувајќи ја површината, е концентриран на различни точки. Токму овој феномен на аберација предизвикува нејасност на конечната слика. Овие нарушувања се присутни во секој реален оптички систем и невозможно е да се ослободите од нив.

Хроматска аберација

Овој тип на аберација се должи на феноменот на дисперзија - расејување на светлината. Различни бои на спектарот имаат различни брзини на ширење и степени на прекршување. Така, фокусната должина е различна за секоја боја. Ова доведува до појава на обоени контури или различни обоени области на сликата.

Феноменот на хроматска аберација може да се намали со употреба на специјални ахроматски леќи во оптичките инструменти.

Сферична аберација

Идеален зрак светлина во кој сите зраци минуваат низ само една точка се нарекува хомоцентричен.

Со феноменот на сферична аберација, зраците на светлината што минуваат на различни растојанија од оптичката оска престануваат да бидат хомоцентрични. Овој феномен се јавува дури и кога потеклото е директно на оптичката оска. Иако зраците се симетрични, далечните зраци се посилно прекршени, а крајната точка добива нерамномерно осветлување.

Феноменот на сферична аберација може да се намали со употреба на леќа со зголемен површински радиус.

дисторзија

Феноменот на искривување (искривување) се манифестира во неусогласеност помеѓу обликот на оригиналниот објект и неговата слика. Како резултат на тоа, на сликата се појавуваат искривени контури на објектот. може да биде од два вида: конкавност на контурите или нивна конвексност. Со феноменот на комбинирано изобличување, сликата може да има сложена природа на изобличување. Овој тип на аберација се должи на растојанието помеѓу оптичката оска и изворот.

Феноменот на изобличување може да се коригира со посебен избор на леќи во оптичкиот систем. За да се коригираат фотографиите, може да се користат графички уредувачи.

Кома

Ако светлосниот зрак поминува под агол во однос на оптичката оска, тогаш се забележува појава на кома. Сликата на точка во овој случај има форма на расфрлана точка што личи на комета, што го објаснува името на овој тип на аберација. Кога фотографирате, често се појавува кома кога снимате на отворена решетка.

Овој феномен може да се коригира, како во случајот на сферични аберации или изобличување, со избирање леќи, како и со мембрана - намалување на пресекот на светлосниот зрак со помош на дијафрагми.

Астигматизам

Со овој тип на аберација, точката што не лежи на оптичката оска може да има форма на овална или линија на сликата. Оваа аберација е предизвикана од различната кривина на оптичката површина.

Овој феномен се коригира со избирање на посебна закривеност на површината и дебелина на леќата.

Ова се главните аберации карактеристични за оптичките системи.

Хромозомски аберации

Овој тип на аберација се манифестира со мутации, преуредувања во структурата на хромозомите.

Хромозомот е структура во јадрото на клетката одговорна за пренос на наследни информации.

Хромозомските аберации обично се случуваат за време на клеточната делба. Тие се интрахромозомски и интерхромозомски.

Видови аберации:

Причините за хромозомски аберации се како што следува:

• изложеност на патогени микроорганизми - бактерии и вируси кои продираат во структурата на ДНК;
• физички фактори: зрачење, ултравиолетови, екстремни температури, притисок, електромагнетно зрачење итн.;
• хемиски соединенија од вештачко потекло: растворувачи, пестициди, соли на тешки метали, азотен оксид итн.

Хромозомските аберации доведуваат до сериозни здравствени последици. Болестите што ги предизвикуваат обично се именувани по специјалистите кои ги опишале: Даунов синдром, Шершевски-Тарнеров синдром, Едвардс синдром, Клинефелтер синдром, Волф-Хиршхорн синдром и други.

Најчесто, болестите предизвикани од овој тип на аберации влијаат на менталната активност, структурата на скелетот, кардиоваскуларниот, дигестивниот и нервниот систем и репродуктивната функција на телото.

Веројатноста за овие болести не е секогаш предвидлива. Сепак, веќе во фаза на перинатален развој на детето, со помош на специјални студии, можно е да се видат постојните патологии.

Аберација во ентомологијата

Ентомологијата е гранка на зоологија која ги проучува инсектите.

Овој тип на аберација се појавува спонтано. Обично тоа се изразува во мала промена во структурата на телото или бојата на инсектите. Најчесто, аберација е забележана кај Лепидоптера и Колеоптера.

Причините за нејзиното појавување се влијанието врз инсектите на хромозомски или физички фактори во фазата што му претходи на возрасен (возрасен).

Така, аберацијата е феномен на отстапување, изобличување. Овој термин се појавува во многу научни области. Најчесто се користи во однос на оптичките системи, медицината, астрономијата и зоологијата.

1. Вовед во теоријата на аберации

Кога станува збор за перформансите на објективот, често се слуша зборот аберации. „Ова е одлична леќа, сите отстапувања се практично поправени во него!“ - теза што често може да се најде во дискусии или прегледи. Многу поретко можете да слушнете дијаметрално спротивно мислење, на пример: „Ова е прекрасна леќа, неговите преостанати аберации се добро изразени и формираат невообичаено пластична и убава шема“ ...

Зошто има толку различни мислења? Ќе се обидам да одговорам на ова прашање: колку е добар/лош овој феномен за леќите и за жанровите за фотографија воопшто. Но, прво, да се обидеме да откриеме кои се аберациите на фотографскиот објектив. Започнуваме со теорија и некои дефиниции.

Во општа употреба, терминот Аберација (лат. ab- „од“ + лат. errare „талка, згреши“) - ова е отстапување од нормата, грешка, некакво нарушување на нормалното функционирање на системот.

Аберација на објективот- грешка, или грешка на сликата во оптичкиот систем. Тоа е предизвикано од фактот дека во реален медиум може да има значително отстапување на зраците од правецот во кој тие одат во пресметаниот „идеален“ оптички систем.

Како резултат на тоа, општо прифатениот квалитет на фотографската слика страда: недоволна острина во центарот, губење на контрастот, силно заматување на рабовите, нарушување на геометријата и просторот, халоси на боја итн.

Главните аберации карактеристични за фотографските леќи се како што следува:

1. Комична аберација.
2. Дисторзија.
3. Астигматизам.
4. Искривување на полето за слика.

Пред да го запознаеме секој од нив подобро, да се потсетиме од статијата како зраците минуваат низ леќата во идеален оптички систем:

болен. 1. Премин на зраци во идеален оптички систем.

Како што можеме да видиме, сите зраци се собираат во една точка F - главниот фокус. Но, во реалноста, работите се многу покомплицирани. Суштината на оптичките аберации е дека зраците што паѓаат на објективот од една светлечка точка не се собираат ниту во една точка. Значи, да видиме какви отстапувања се јавуваат во оптичкиот систем кога се изложени на разни аберации.

Овде, исто така, треба веднаш да се забележи дека и во едноставна леќа и во сложена леќа, сите аберации опишани подолу дејствуваат заедно.

Акција сферична аберацијае тоа што зраците што паѓаат на рабовите на леќата се собираат поблиску до леќата отколку зраците што се спуштаат на централниот дел на леќата. Како резултат на тоа, сликата на точка на рамнина се добива во форма на заматен круг или диск.

болен. 2. Сферична аберација.

На фотографиите, ефектот на сферична аберација се појавува како омекната слика. Особено често ефектот е забележлив на отворени отвори, а леќите со поголема бленда се поподложни на оваа аберација. Сè додека рабовите се остри, овој мек ефект може да биде многу корисен за некои видови фотографии, како што се портрети.

Сл.3. Мек ефект на отворена бленда поради дејството на сферична аберација.

Во леќите изградени целосно од сферични леќи, речиси е невозможно целосно да се елиминира овој тип на аберација. Кај ултра-брзите леќи, единствениот ефикасен начин значително да се компензира за тоа е да се користат асферични елементи во оптичкиот дизајн.

3. Аберација на кома, или „Кома“

Ова е посебен вид на сферична аберација за страничните греди. Неговото дејство лежи во фактот што зраците кои доаѓаат под агол на оптичката оска не се собираат во една точка. Во овој случај, сликата на прозрачна точка на рабовите на рамката се добива во форма на „летечка комета“, а не во форма на точка. Комата, исто така, може да предизвика издувување на областите на сликата во зоната на заматување.

болен. 4. Кома.

болен. 5. Кома на слика од фотографија

Тоа е директна последица на дисперзијата на светлината. Нејзината суштина лежи во фактот дека зрак на бела светлина, минувајќи низ леќата, се распаѓа на нејзините составни обоени зраци. Зраците со кратка бранова должина (сина, виолетова) се прекршуваат во леќата посилно и се спојуваат поблиску до неа отколку зраците со долг фокус (портокалова, црвена).

болен. 6. Хроматска аберација. Ф - фокус на виолетови зраци. К - фокус на црвени зраци.

Овде, како и во случајот со сферична аберација, сликата на светлечка точка на рамнина се добива во форма на заматен круг / диск.

На фотографиите, хроматската аберација се појавува како духови и обоени контури на субјектите. Ефектот на аберација е особено забележлив кај спротивставени субјекти. Во моментов, XA лесно се коригира во RAW конверторите ако снимањето е направено во RAW формат.

болен. 7. Пример за манифестација на хроматска аберација.

5. Искривување

Дисторзијата се манифестира во искривување и искривување на геометријата на фотографијата. Оние. скалата на сликата се менува со растојанието од центарот на полето до рабовите, како резултат на што правите линии се закривени кон центарот или кон рабовите.

Разликувајте во облик на буреили негативен(најтипично за широк агол) и во облик на перницаили позитивендисторзија (почесто се манифестира на долг фокус).

болен. 8. Искривување на перничиња и буре

Дисторзијата обично е многу поизразена кај објективите за зумирање отколку кај примарните леќи. Некои спектакуларни леќи, како што е Fish Eye, намерно не го поправаат, па дури и го нагласуваат изобличувањето.

болен. 9. Изразено изобличување на леќите на буреЗенитар 16ммрибино око.

Во модерните леќи, вклучително и оние со променлива фокусна должина, изобличувањето е прилично ефикасно коригирано со воведување на асферични леќи (или неколку леќи) во оптичката шема.

6. Астигматизам

Астигматизам(од грчката Стигма - точка) се карактеризира со неможност да се добијат слики на прозрачна точка на рабовите на полето и во форма на точка, па дури и во форма на диск. Во овој случај, светлосна точка лоцирана на главната оптичка оска се пренесува како точка, но ако точката е надвор од оваа оска - како затемнување, вкрстени линии итн.

Овој феномен најчесто се забележува на рабовите на сликата.

болен. 10. Манифестација на астигматизам

7. Искривување на полето за слика

Искривување на полето за слика- ова е аберација, како резултат на која сликата на рамен објект нормална на оптичката оска на леќата лежи на површина што е конкавна или конвексна на леќата. Оваа аберација предизвикува нерамномерна острина низ полето на сликата. Кога центарот на сликата е остро фокусиран, рабовите на сликата ќе лежат надвор од фокусот и нема да изгледаат остри. Ако поставката за острина е направена на рабовите на сликата, тогаш нејзиниот централен дел ќе биде неостар.

Појавата на оваа грешка може да се следи со помош на лесно достапни експерименти. Да земеме едноставна конвергирачка леќа 1 (на пример, плано-конвексна леќа) со што е можно поголем дијаметар и мала фокусна должина. Мал и во исто време доволно светол извор на светлина може да се добие со дупчење дупка во голем екран 2 со дијаметар од околу , и прицврстување на парче матирано стакло 3 пред него, осветлено со силна светилка од кратко растојание. Уште подобро е да се концентрира светлината од лачната ламба на матираното стакло. Оваа „светла точка“ треба да се наоѓа на главната оптичка оска на леќата (сл. 228, а).

Ориз. 228. Експериментално проучување на сферична аберација: а) леќа на која паѓа широк зрак дава матна слика; б) централната зона на објективот дава добра остра слика

Со помош на наведената леќа, на која паѓаат широки светлосни зраци, не е можно да се добие остра слика на изворот. Без разлика како го поместуваме екранот 4, сликата е прилично матна. Но, ако зраците што влегуваат на леќата се ограничени со ставање парче картон 5 пред него со мала дупка спроти централниот дел (слика 228, б), тогаш сликата значително ќе се подобри: можно е да се најдат такви позиција на екранот 4 дека сликата на изворот на него ќе биде доволно остра. Оваа опсервација е во добра согласност со она што го знаеме за сликата добиена во леќа со тесни параксиални греди (сп. §89).

Ориз. 229. Екран со отвори за проучување на сферична аберација

Дозволете ни сега да го замениме картонот со централна дупка со парче картон со мали дупки лоцирани долж дијаметарот на леќата (слика 229). Текот на зраците што минуваат низ овие дупки може да се следи ако воздухот зад леќата е малку зачаден. Ќе откриеме дека зраците што минуваат низ дупки лоцирани на различни растојанија од центарот на леќата се сечат на различни точки: колку подалеку од оската на леќата оди зракот, толку повеќе се прекршува и колку е поблиску до леќата точката. на неговото вкрстување со оската.

Така, нашите експерименти покажуваат дека зраците што минуваат низ поединечни зони на леќите лоцирани на различни растојанија од оската даваат слики од изворот што лежи на различни растојанија од леќата. На дадена позиција на екранот, различни зони на леќата ќе дадат на него: некои се поостри, други се поматни слики на изворот, кои ќе се спојат во светло круг. Како резултат на тоа, леќата со голем дијаметар создава слика на точка извор не како точка, туку како заматена светлосна точка.

Значи, кога користиме широки светлосни зраци, не добиваме слика со точки дури и кога изворот се наоѓа на главната оска. Оваа грешка во оптичките системи се нарекува сферична аберација.

Ориз. 230. Појава на сферична аберација. Зраците што ја напуштаат леќата на различни висини над оската даваат слики на точка на различни точки

За едноставни негативни леќи, поради сферична аберација, фокусната должина на зраците што минуваат низ централната зона на леќите исто така ќе биде поголема отколку за зраците што минуваат низ периферната зона. Со други зборови, паралелниот зрак што минува низ централната зона на дивергентна леќа станува помалку дивергентен од зракот што минува низ надворешните зони. Со присилување на светлината по конвергирачката леќа да помине низ дивергираната леќа, ја зголемуваме фокусната должина. Сепак, ова зголемување ќе биде помалку значајно за централните зраци отколку за периферните зраци (Сл. 231).

Ориз. 231. Сферична аберација: а) во конвергентна леќа; б) во дивергентна леќа

Така, подолгата фокусна должина на конвергираната леќа што одговара на централните зраци ќе се зголеми во помала мера од пократката фокусна должина на периферните зраци. Затоа, дивергираната леќа, поради својата сферична аберација, ја изедначува разликата во фокусните должини на централните и периферните зраци поради сферичната аберација на конвергираната леќа. Со правилно пресметување на комбинацијата на конвергирачки и дивергентни леќи, можеме да го постигнеме ова порамнување толку целосно што сферичното аберирање на системот од две леќи практично ќе се сведе на нула (сл. 232). Обично двете едноставни леќи се залепени заедно (сл. 233).

Ориз. 232 Корекција на сферична аберација со комбинирање на конвергирачки и дифузни леќи

Ориз. 233. Залепена астрономска леќа корегирана за сферична аберација

Од горенаведеното може да се види дека уништувањето на сферичната аберација се врши со комбинација на два дела од системот на сферични аберации од кои меѓусебно се компензираат. Истото го правиме и кога ги коригираме другите недостатоци на системот.

Астрономските леќи можат да послужат како пример за оптички систем со елиминирана сферична аберација. Ако ѕвездата се наоѓа на оската на леќата, тогаш нејзината слика практично не е искривена со аберација, иако дијаметарот на леќата може да достигне неколку десетици сантиметри.