CO TO JEST ABERRACJA?

Jest to najbardziej typowa wada w budowie soczewki, objawia się ona tym, że nie wszystkie promienie padające na soczewkę załamują się pod tym samym kątem. Głównie problem pojawia się w przypadku promieni, które padają na soczewkę blisko jej górnych "rożków". Soczewkę ze szkła lub innego materiału, w której wykryto wadę można skorygować stosując odpowiednie układy soczewek. Ma to szczególne znaczenie dla człowieka, gdy wada dotyczy soczewki jego oka.

Wyróżniamy dwa rodzaje aberracji:

  • ABERRACJA SFERYCZNA

To wada soczewki polegająca na tym, że promienie z wiązki padającej na soczewkę załamują się pod rożnymi kątami. Znaczna różnica występuje głównie między kątem załamania promieni padających blisko osi głównej i tych padających daleko od tej osi (bliższe osi skupiają się dalej). W ten sposób powstaje nie jedno, ale dwa ogniska. Odległość między tymi ogniskami jest miarą nasilenia aberracji sferycznej. Podobnie też miarą tej wady może być promień kółeczka, które powstaje w ognisku bliższym osi optycznej soczewki, gdy umieścimy w nim ekran prostopadły do tej osi.

Dla osoby z wadą wzroku o charakterze aberracji sferycznej punkty świetlne mają szersze, nieregularne kształty, obrazy mają rozmyte kontury i ogólnie osoba ta cierpi na brak ostrości całości pola widzenia.

Korygowanie aberracji sferycznej

Aberrację sferyczną koryguje się odpowiednio dobranymi układami soczewek, często zbudowanych z różnych rodzajów szkła. (W przypadku noszenia okularów układ tworzą soczewki okularów oraz soczewki oczu). Przy dobieraniu odpowiedniego układu manewrujemy głównie promieniem krzywizn stosowanych soczewek. Przeważnie stosuje się soczewki niesymetryczne. Na przykład ustawiając soczewkę płasko-wypukłą stroną płaską względem padającej wiązki, aberracja sferyczna układu będzie większa niż w odwrotnym ułożeniu. Układy soczewek wolne od aberracji sferycznej nazywamy układami aplanatycznymi.

  • ABERRACJA CHROMATYCZNA

To również wada soczewki, powodowana głównie przez rozszczepianie się światła przy przejściu przez soczewkę. Promienie widma światła białego załamują się pod innymi kątami - w zależności od współczynnika załamania (zależy on od częstotliwości promieniowania, a promienie o różnych współczynnikach załamania mają inne barwy.) Dlatego też zjawisko rozszczepiania światła na soczewce powoduje również tworzenie osobnych ognisk dla poszczególnych kolorów promieniowania widma. Skrajne promienie światła białego mają zabarwienie fioletu i czerwieni. Po załamaniu większe odchylenie od pierwotnego biegu wykazuje składnik fioletowy światła białego, mniejsze składnik czerwony. Czyli ich ogniska - odpowiednio ff i fc - powstają w różnych punktach osi (ff - bliżej soczewki). Odległość od ff do fc jest miarą aberracji chromatycznej.

W wyniku aberracji chromatycznej w przyrządach optycznych lub na ekranie ustawionym za soczewką, prostopadle do jej osi głównej powstaje kolorowa otoczka wokół obrazów przedmiotów. Krążek ten zmienia rozmiar, gdy np. przesuwamy ekran pomiędzy powstałymi ogniskami. Najmniejsza średnice tego krążka jest miarą aberracji chromatycznej poprzecznej.

Korygowanie aberracji chromatycznej.

Korekcję tej wady soczewek uzyskuje się również jak w przypadku aberracji sferycznej poprzez dobór odpowiedniego układu soczewek - zbierających i rozpraszających, często różniących się również rodzajem i gatunkiem szkła.

W zależności od tego, czy przyrządy te są przeznaczone do badań wyłącznie wizualnych, wyłącznie fotograficznych czy też mieszanych, stosuje się układy chromatyczne dla różnie dobranych długości fal. W przyrządach przeznaczonych do obserwacji wizualnej, np. w mikroskopie, tak dobieramy układ soczewek, aby był achromatyczny dla długości fali z dziedziny czerwonej i niebieskiej widma. Zniwelowanie aberracji dla tych barw, daje w tym przypadku ogólnie dobry efekt, gdyż aberracja chromatyczna dla pozostałych barw widma między czerwoną i niebieską jest nieznaczna. A właśnie na te barwy oko ludzkie jest najbardziej czułe. Więcej zabiegów wymaga usunięcie wady w przypadku aparatów fotograficznych, gdyż klisza jest z kolei bardzo czułą na promieniowanie fioletowe i niebieskie. Natomiast dla przyrządów opartych na obserwacji wizualnej i fotograficznej musimy wypośrodkować obszar największej czułości zarówno oka jaki i kliszy - czyli dążymy do achromatyzacji głównie fali żółtej i fioletowej widma.

INNE WADY SOCZEWEK:

  • KOMA - wada ta powoduje powstawanie obrazów punktów świetlnych w postaci przypominającej przecinek. Następuje to wtedy, gdy źródło światła jest znacznie oddalone od osi głównej soczewki, ale obejmuje swym promieniowaniem większość powierzchni soczewki.
  • ASTYGMATYZM

To nazwa wady soczewki oka (wady wzroku) - polegająca na zniekształceniu symetryczności obu sferycznych powierzchni soczewki. Inaczej mówiąc szerokość i wysokość oka nie są równe i symetryczne. Wtedy też światło przechodząc przez soczewkę i rogówkę ulega skupieniu, ale nie w samym środku siatkówki - jak w poprawnym widzeniu - ale poza centrum siatkówki. Na dodatek obraz tego punktu jest rozmyty, a nawet może przyjmować postać dwóch powykrzywianych odcinków. Nasilenie tej wady wzroku bada się głównie na podstawie odległości między tymi odcinkami, będącymi zwichrowanym przez astygmatyzm obrazem punktu świetlnego.

Nie tylko brak symetrii soczewki powoduje astygmatyzm, występuje on również w przypadku jej pochylenia względem osi padających wiązek. Także soczewki walcowe, wykazują zawsze odkształcenia astygmatyczne powstających obrazów.

Dla osoby cierpiącej na astygmatyzm obraz widzenia rozmywa się, w niektórych jego obszarach.

W zależności od rodzaju zaobserwowanego astygmatyzmu, stosuje się inne sposoby jego korygowania. Przy astygmatyzmie regularnym (oko posiada dwie osie optyczne) - korekcja okularami o szkłach cylindrycznych, natomiast przy astygmatyzmie nieregularnym (mechaniczne uszkodzenie rogówki spowodowało powstanie wielu osi optycznych) - korekcja nakładkami na rogówkę; szkłami kontaktowymi.