ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -   

                     სფერული აბერაცია

სფერული აბერაციის სქემა, სადაც

H, H' არის ძირითადი სიბრტყეების პოზიციები;

F', უკანა ფოკალური სიბრტყე;

f' არის უკანა ფოკუსური მანძილი;

-δs' არის გრძივი სფერული აბერაცია;

δg' არის განივი სფერული აბერაცია.

ოპტიკური სისტემის ცთომილება, როდესაც სისტემის ცალკეული რგოლისებრი ზონები ოპტიკურ ღერძზე მდებარე წერტილის გამოსახულებას ღეძის სხვადასხვა ადგილზე იძლევა. თუ სხვა აბერაციას არ აქვს ადგილი, მაშინ სფერული აბერაციის შედეგად სისტემის ღერძის მართობულ ეკრანზე მიიღება არა წერტილოვანი გამოსახულება, არამედ მკვეთრი ბირთვიანი რგოლი მის ირგვლივ თანდათან შესუსტებული შარავანდედით. ოპტიკურ სისტემებში ოპტიკური აბერაციის შესამცირებლად იყენებენ შემკრები და გამბნევი ლინზების სპეციალურად გაანგარიშებულ კომბინაციებს.

                                                                                     

                                              განხილვის პირობები

სფერული აბერაცია ჩვეულებრივ განიხილება სხივების სხივისთვის, რომელიც გამოდის ოპტიკურ ღერძზე მდებარე წერტილიდან. თუმცა, სფერული აბერაცია ასევე ხდება სხივების სხვა სხივებისთვის, რომლებიც გამოდიან ოპტიკური ღერძიდან დაშორებული წერტილებიდან, მაგრამ ასეთ შემთხვევებში იგი განიხილება, როგორც სხივების მთელი ირიბი სხივის აბერაციების განუყოფელი ნაწილი. უფრო მეტიც, მიუხედავად იმისა, რომ ამ აბერაციას სფერული ეწოდება, ის დამახასიათებელია არა მხოლოდ სფერული ზედაპირებისთვის.

სფერული აბერაციის შედეგად, პარალელური სხივები, ლინზებით (გამოსახულების სივრცეში) გარდატეხის შემდეგ, იღებს არა კონუსის, არამედ ძაბრისებური ფიგურის ფორმას, რომლის გარე ზედაპირს ბოსტნის მახლობლად კასტიკური ეწოდება. ზედაპირი. ამ შემთხვევაში, ფოკუსირებულ სურათს აქვს წრის ფორმა განათების არაერთგვაროვანი განაწილებით, ხოლო კაუსტიკური მრუდის ფორმა შესაძლებელს ხდის განვსაჯოთ განათების განაწილების ბუნება. ზოგადად, გამოსახულების ფორმა სფერული აბერაციის არსებობისას არის კონცენტრული წრეების სისტემა, რადიუსით პროპორციულია კოორდინატების მესამე სიმძლავრის შესავალ (ან გასასვლელში) მოსწავლეზე.

ლინზების სფერული აბერაცია (ლინზების სისტემა) აიხსნება იმით, რომ მისი რეფრაქციული ზედაპირები სხვადასხვა კუთხით ხვდება ნებისმიერი ფართო სხივის ცალკეულ სხივებს [P 1], რის შედეგადაც სხივები, რომლებიც უფრო შორს არიან ოპტიკური ღერძისგან. იხსნება უფრო მეტად, ვიდრე ოპტიკური ღერძის [P 2] სხივები ახლოს და ქმნიან მათ გადაკვეთის წერტილებს, ფოკუსური სიბრტყიდან მოშორებით

იხ. ვიდეო - დიოპტრები, აბერაცია და ადამიანის თვალი

მესამე რიგის სხვა აბერაციების მსგავსად, სფერული აბერაცია დამოკიდებულია ზედაპირების გამრუდებაზე და ლინზის რეფრაქციულ ძალაზე. ამიტომ, ოპტიკური სათვალეების გამოყენებამ მაღალი რეფრაქციული ინდექსებით შეიძლება შეამციროს სფერული აბერაცია ლინზების ზედაპირების რადიუსის გაზრდით მისი ოპტიკური სიმძლავრის შენარჩუნებით.

                                                                 

                                                      სფერული აბერაციის გავლენის შემცირება

                                                      1. დიაფრაგმა;

                                                      2. დეფოკუსის გამოყენებით.

გარდა ამისა, სხვადასხვა ზედაპირის გამრუდების მქონე ლინზებისთვის მნიშვნელობა ექნება ლინზის ორიენტაციას სინათლის სხივის გზასთან მიმართებაში. ასე, მაგალითად, სფერულ აბერაციას პლანო-ამოზნექილი ლინზისთვის, რომელიც მიმართულია სხივის ბრტყელი ზედაპირით, ექნება უფრო დიდი მნიშვნელობა, ვიდრე იმავე ლინზისთვის, მაგრამ ხვდება სხივს მის ამოზნექილ ზედაპირთან. ამრიგად, პირველი [P 3] ლინზის ზედაპირის მრუდის შეფარდების არჩევა მის მეორე ზედაპირთან ასევე იქნება სფერული აბერაციის შემცირების ერთ-ერთი საშუალება.

სფერულ აბერაციაზე შესამჩნევ ეფექტს იძლევა ლინზების (ან სხვა ოპტიკური სისტემის) დიაფრაგმა, ვინაიდან ამ შემთხვევაში ფართო სხივის კიდეების სხივები წყდება. აშკარაა, რომ ეს მეთოდი უვარგისია ოპტიკური სისტემებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ მაღალ სიკაშკაშეს.

ზოგიერთ შემთხვევაში, მესამე რიგის სფერული აბერაციის მცირე რაოდენობა შეიძლება გამოსწორდეს ლინზის გარკვეული დეფოკუსით [P 4]. ამ შემთხვევაში გამოსახულების სიბრტყე გადადის ეგრეთ წოდებულ „უკეთესი სამონტაჟო სიბრტყეზე“, რომელიც ჩვეულებრივ მდებარეობს შუაში, ღერძულ და უკიდურეს სხივებს შორის და არ ემთხვევა ყველა გადაკვეთის ყველაზე ვიწრო წერტილს. ფართო სხივის სხივები (უმცირესი გაფანტვის წრე) [P 5]. ეს შეუსაბამობა აიხსნება სინათლის ენერგიის განაწილებით უმცირესი გაფანტვის წრეში, რომელიც ქმნის განათების მაქსიმუმს არა მხოლოდ ცენტრში, არამედ კიდეზეც [5]. ანუ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ „წრე“ არის ნათელი რგოლი ცენტრალური წერტილით. მაშასადამე, ოპტიკური სისტემის გარჩევადობა სიბრტყეში, რომელიც ემთხვევა უმცირესი გაფანტვის წრეს, უფრო დაბალი იქნება, მიუხედავად მცირე რაოდენობის განივი სფერული აბერაციისა. ამ მეთოდის ვარგისიანობა დამოკიდებულია სფერული აბერაციის სიდიდეზე და გაფანტვის წრეში განათების განაწილების ბუნებაზე.