Sferna aberacija

Sferna aberacija je napaka, ki se pojavlja na optičnih napravah. Nastane zaradi tega, ker se žarki, ki zadenejo zunanji del leče, lomijo drugače kot žarki, ki vstopajo v lečo v osrednjem delu leče. Zaradi tega nastane napaka na sliki, ki jo da leča. Sferna aberacija vpliva na ostrino slike, ne pa na obliko (slika se zaradi tega ne popači).

Sferna aberacija (spodnja slika) in potek žarkov pri idealni leči (brez sferne aberacije) (zgornja slika) pri zbiralni leči.

Izračun velikosti sferne aberacije

Razdalja na optični osi med zbirnima točkama centralnega in skrajnega zunanjega žarka, se imenuje vzdolžna aberacija.
Premer kroga $\delta '\!$ na optični osi, kjer se zberejo centralni in zunanji žarki, se izračuna po obrazcu

${\delta '}={\frac {2h_{1}\delta s'}{a'}}$

kjer je

• $2h_{1}\!$ premer odptine optičnega sistema
• $a'\!$ razdalja od optičnega sistema do slike
• $\delta s'\!$ vzdolžna aberacija leče

Kadar je predmet v neskončnosti, dobimo

$a'=f'\!$

kjer je

• $f'\!$ zadnja zadnja goriščna razdalja.

Zmanjševanje sferne aberacije

Dva načina zmanjšanja posledic sferne aberacije. 1. Žarki vstopajo v lečo samo v osrednjem delu leče. S tem zmanjšamo razmazanost slike. 2. Uporabimo sliko, ki ni popolnoma ostra (ni fokusirana).

Posledice sferne aberacije lahko zmanjšamo s tem, da prepuščamo vstopne žarke samo v osrednjem delu leče (z uporabo zaslonke na vhodu, glej zgornjo sliko na levi strani) ali pa uporabimo sliko, ki ni popolnoma ostra (ni v fokusu, glej spodnjo sliko na levi strani).
V optičnih sistemih lahko zmanjšamo vpliv sferne aberacije tudi s kombinacijo konveksnih in konkavnih leč ali z uporabo nekrogelnih leč (asfernih leč).

Pri preprostih optičnih sistemih lahko zmanjšamo sferno aberacijo tako, da uporabimo leče s polmeri $R_{1}\!$ in $R_{2}\!$ ukrivljenosti površin leč, ki morajo zadovoljevati naslednjemu pogoju:

${\frac {R_{1}+R_{2}}{R_{1}-R_{2}}}={\frac {2\left(n^{2}-1\right)}{n+2}}\left({\frac {i+o}{i-o}}\right)$

kjer je

• $o\!$ oddaljenost predmeta
• $i\!$ oddaljenost slike
• $i\!$ lomni količnik.

Zunanje povezave

• Sferna aberacija Arhivirano 2012-07-23 na Wayback Machine. (angleško)
• Sferna aberacija in teleskopi (angleško)
• Opis sferne aberacija (angleško)