Aberración, en sistemas ópticos, como lentes y espejos curvos, la desviación de los rayos de luz a través de las lentes, lo que hace que las imágenes de los objetos se vean borrosas. En un sistema ideal, cada punto del objeto se enfocará a un punto de tamaño cero en la imagen. Sin embargo, en la práctica, cada punto de imagen ocupa un volumen de tamaño finito y forma asimétrica, lo que provoca un desenfoque de toda la imagen. A diferencia de un espejo plano, que produce imágenes libres de aberraciones, una lente es un productor de imágenes imperfecto, que se vuelve ideal solo para los rayos que pasan por su centro paralelos al eje óptico (una línea que atraviesa el centro, perpendicular a las superficies de la lente). Las ecuaciones desarrolladas para las relaciones imagen-objeto en una lente que tiene superficies esféricas son solo aproximadas y tratan solo con rayos paraxiales, es decir, rayos que forman ángulos pequeños con el eje óptico. Cuando la luz de una sola longitud de onda está presente, hay cinco aberraciones a considerar, llamadas aberración esférica, coma, astigmatismo, curvatura de campo y distorsión. Una sexta aberración que se encuentra en las lentes (pero no en los espejos), es decir, aberración cromática, se produce cuando la luz no es monocromática (no tiene una longitud de onda).
óptica: aberraciones de lentes
Si una lente fuera perfecta y el objeto fuera un solo punto de luz monocromática, entonces, como se señaló anteriormente, la onda de luz que emerge de la
En la aberración esférica, los rayos de luz de un punto en el eje óptico de una lente que tiene superficies esféricas no se encuentran todos en el mismo punto de imagen. Los rayos que pasan a través de la lente cerca de su centro se enfocan más lejos que los rayos que pasan a través de una zona circular cerca de su borde. Por cada cono de rayos desde un punto de objeto axial que se encuentra con la lente, hay un cono de rayos que converge para formar un punto de imagen, el cono tiene una longitud diferente según el diámetro de la zona circular. Donde sea que un plano en ángulo recto con el eje óptico se cruce con un cono, los rayos formarán una sección transversal circular. El área de la sección transversal varía con la distancia a lo largo del eje óptico, el tamaño más pequeño conocido como el círculo de menor confusión. La imagen más libre de aberración esférica se encuentra a esta distancia.
El coma, llamado así porque una imagen puntual se ve borrosa en forma de cometa, se produce cuando los rayos de un punto de objeto fuera del eje son fotografiados por diferentes zonas de la lente. En la aberración esférica, las imágenes de un punto objeto en el eje que caen en un plano en ángulo recto con el eje óptico son de forma circular, de tamaño variable y superpuestas sobre un centro común; en coma, las imágenes de un punto de objeto fuera del eje son de forma circular, de tamaño variable, pero desplazadas entre sí. El diagrama adjunto muestra un caso exagerado de dos imágenes, una resultante de un cono central de rayos y la otra de un cono que pasa a través del borde. La forma habitual de reducir el coma es emplear un diafragma para eliminar los conos exteriores de los rayos.
El astigmatismo, a diferencia de la aberración esférica y el coma, resulta del fracaso de una sola zona de una lente para enfocar la imagen de un punto fuera del eje en un solo punto. Como se muestra en el esquema tridimensional, los dos planos en ángulo recto entre sí que pasan a través del eje óptico son el plano meridiano y el plano sagital, siendo el plano meridiano el que contiene el punto del objeto fuera del eje. Los rayos que no están en el plano meridiano, llamados rayos oblicuos, se enfocan más lejos de la lente que los que se encuentran en el plano. En cualquier caso, los rayos no se encuentran en un foco puntual sino como líneas perpendiculares entre sí. Intermedio entre estas dos posiciones, las imágenes tienen forma elíptica.
La curvatura del campo y la distorsión se refieren a la ubicación de los puntos de imagen entre sí. Aunque las tres aberraciones anteriores pueden corregirse en el diseño de una lente, estas dos aberraciones podrían permanecer. En la curvatura del campo, la imagen de un objeto plano perpendicular al eje óptico se ubicará en una superficie paraboloidal llamada superficie de Petzval (según József Petzval, un matemático húngaro). Los campos de imagen planos son deseables en la fotografía para que coincidan con el plano de la película y la proyección cuando el papel de ampliación o la pantalla de proyección se encuentran en una superficie plana. La distorsión se refiere a la deformación de una imagen. Hay dos tipos de distorsión, cualquiera de las cuales puede estar presente en una lente: la distorsión de barril, en la cual el aumento disminuye con la distancia desde el eje, y la distorsión de acerico, en la cual el aumento aumenta con la distancia desde el eje.
La última aberración, la aberración cromática, es la falla de una lente para enfocar todos los colores en el mismo plano. Debido a que el índice de refracción es menor en el extremo rojo del espectro, la distancia focal de una lente en el aire será mayor para el rojo y el verde que para el azul y el violeta. La ampliación se ve afectada por la aberración cromática, que es diferente a lo largo del eje óptico y perpendicular a él. El primero se llama aberración cromática longitudinal y el segundo, aberración cromática lateral.
