ابیراهی کروی

ابیراهی کروی. عدسی ایده آل(بالا) همه پرتوهای ورودی را در یک نقطه روی محور اپتیکی کانونی می‌کند. عدسی واقعی با سطوح کروی(پایین، ابیراهی کروی مثبت) متحمل ابیراهی کروی شده‌است.

چشمه نقطه‌ای نشان داده شده توسط سیستمی با ابیراهی کروی منفی(بالا)، صفر(مرکز) و مثبت(پایین). تصاویر سمت چپ به سمت داخل و تصاویر سمت راست به سمت خارج واگراشدند.

ابیراهی کروی اثر اپتیکی مشاهده شده در قطعات اپتیکی (عدسی، آینه وغیره) است. این اثر هنگامی که پرتوهای نور به لبه عدسی برخورد می‌کند و یا از لبه آینه بازتاب می‌شود، به دلیل شکست بیشتر نسبت به پرتوهای نوری که نزدیکتر به مرکز قرار دارد، اتفاق می‌افتد. این، انحراف قطعه از حالت عادی را بیان می‌کند و باعث نقص در تصویر ایجاد شده می‌گردد.

عدسی کروی در شعاعی برابر با شعاع کره، نقطه اپلاناتیک (عدم وجود ابیراهی کروی) دارد. مقدار متعارف ضریب شکست شیشه محدب ۱٫۵ است که نشان می‌دهد تنها ۴۳% از سطح عدسی کروی (۶۷% قطر) مفید می‌باشد. این، اغلب نقص تلسکوپ‌ها وسایر آلات محسوب می‌شود که بواسطه کروی بودن عدسی‌ها وآینه‌ها نسبت به حالت ایده ال، کمتر کانونی می‌کند. به دلیل ساخت آسان تر شکل‌های کروی نسبت به غیر کروی، این اثر دارای اهمیت است. در اغلب موارد استفاده از چندین المان کروی برای جبران این ابیراهی نسبت به یک تک عدسی کروی ارزان تر است.

ابیراهی کروی مثبت به این معنیست که پرتوهای خروجی خمیدگی زیادی دارنددر حالی که در ابیراهی کروی منفی، پرتوهای خروجی به قدر کافی خم نشدند. ابیراهی کروی متناسب با توان چهارم قطر و مرتبط با عکس توان سوم فاصله کانونی است، این در نسبت‌های کانونی کوچک یعنی لنزهای سریع واضح تر می‌باشد.

همه پرتوهای نوری رسیده از منبع دور نقطه‌ای (مثل ستاره)، در تلسکوپ‌های کوچک متشکل از آینه‌های کروی با نسبت‌های کانونی کوچک تر ازf/10، در یک نقطه کانونی نمی‌شود. نوری که به قسمت داخلی آینه برخورد می‌کند نسبت به نور برخوردی به بخش خارجی کمتر کانونی می‌شود. از این رو تصویر دارای وضوح کمتری است نسبت به حالتی که ابیراهی وجود ندارد. به دلیل وجود ابیراهی کروی، تلسکوپ‌های کوچکتر از f/10 معمولا با آینه‌های غیر کروی یا عدسی‌های تصحیح کننده ساخته می‌شود.

در سیستم‌های متشکل از عدسی، علاوه بر استفاده از عدسی کروی، می توان با بکارگیری ترکیب خاصی از عدسی‌های مقعر ومحدب ابیراهی کروی را کاهش داد.

گاهی اوقات درطرح‌های ساده می توان با محاسبه پارامترهایی، ابیراهی کروی را کمینه کرد. مثلا در طرحی متشکل ازیک تک عدسی با سطوح کروی و فاصله شیـئی داده شدهo، فاصله تصویر i وضریب شکست n، می توان ابیراهی کروی را با تنظیم کردن نسبت شعاع هایR1وR2 سطوح جلو و عقب عدسی‌ها بدین صورت کاهش داد:

$\frac{R_1+R_2}{R_1-R_2}=\frac{2 \left(n^2-1 \right)}{n+2}\left(\frac{i+o}{i-o}\right)$

قسمتی از پرتو کانونی شده درابیراهی منفی(بالا)، صفر(مرکز) و مثبت(پایین). عدسی در سمت چپ قرار گرفته‌است.

ابیراهی کروی نور موازی شده فرودی روی آینه مقعر.

مطالب مرتبط

عدسی غیر کروی

ابیراهی در سیستم‌های کروی

تلسکوپ فضایی هابل

تلسکوپ Maksutov

بازتابنده‌های سهموی

تلسکوپ Ritchey-Chrétien

صفحه تنظیم کننده Schmidt

کانون نرم

پیوند به بیرون

• Spherical aberration at vanwalree.com، PA van Walree، viewed 28 January 2007.
• http://www.telescope-optics.net/spherical1.htm
• "http://doflick.com/ViewVideo.aspx?vId=284" A clear video explanation of Spherical aberration and hyperbolic lenses