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Explicación de las aberraciones ópticas: de la aberración esférica a la cromática

Un sistema óptico ideal logra una imagen perfecta para objetos paraxiales con haces estrechos: los puntos objeto/imagen corresponden uno a uno, los planos objeto/imagen mantienen la correspondencia,y el aumento transversal permanece constante en el plano del objetoSin embargo, los sistemas ópticos reales involucran puntos y rayos no paraxiales, causando desviaciones entre las imágenes reales e ideales conocidas como aberraciones ópticas.aberraciones monocromáticas (que afectan a puntos/rayos no paraxiales) yaberraciones cromáticas(causado por los índices de refracción dependientes de la longitud de onda en las lentes).

1Aberración esférica.

Causas

Se produce debido a la refracción asimétrica, especialmente en haces de gran apertura.lente delgada, los rayos no axiales intersectan el eje óptico en diferentes puntos, formando un punto extendido en lugar de un único punto focal.

Impacto

Crea un círculo borroso alrededor del punto de la imagen. El círculo de borrosidad más pequeño / de mayor intensidad (llamado el círculo de menor confusión) se encuentra entre los planos focales paraxiales (Q′P) y marginales (Q′M).

Métodos de reducción

• Optimización de la lente (por ejemplo, curvaturas de la superficie de flexión)

• Emparejamiento de lentes: Combinación de lentes positivas/negativas para cancelar la aberración a alturas específicas.

2En coma.

Causa y manifestación

Resultados de haces de gran apertura que toman imágenes de puntos fuera del eje. Forma una llamarada asimétrica en forma de cometa (semejante a la cola de un cometa).vidrio de ampliaciónbajo la luz solar dispersa el foco en un patrón similar al de un cometa.

3Astigmatismo y curvatura del campo.

Astigmatismo

Causado por la refracción asimétrica de los rayos fuera del eje. Los haces refractados se vuelven astigmáticos, proyectando manchas elípticas en el plano de la imagen. La geometría del punto cambia a medida que la pantalla se mueve hacia la lente.

Curvatura del campo

Incluso después de corregir la aberración esférica/coma, el plano de la imagen permanece curvado (una superficie sagital), evitando el enfoque de campo plano.

4- La distorsión.

Tipos y causas

La ampliación transversal no uniforme distorsiona las formas:

• Distorsión del barril: la ampliación disminuye con la distancia fuera del eje (los bordes se comprimen hacia adentro).

• Distorsión de la punción: la ampliación aumenta con la distancia fuera del eje (los bordes se abultan hacia afuera).

Corrección

Utilice una parada de apertura simétrica centrada en el eje óptico para alinear los centros del punto con los puntos ideales de la imagen.

5Aberración cromática.

Causa y manifestación

Diferentes longitudes de onda se refractan en diferentes ángulos debido a la dispersión, causando puntos focales separados para cada color.Los puntos focales aparecen en diferentes posiciones a lo largo del eje óptico.

Reducción

Combinar lentes de diferentes materiales (por ejemplo,vidrio de corona o de sílexEste método puede integrarse con técnicas de corrección de aberración esférica.

Terminología clave:

• Aberración esférica

• En coma.

• Astigmatismo

• Desviación

• Aberración cromática

• Círculo de la menor confusión

• Curva de las lentes