انحراففي الأنظمة البصرية ، مثل العدسات والمرايا المنحنية ، انحراف الأشعة الضوئية من خلال العدسات ، مما يتسبب في عدم وضوح صور الأشياء. في نظام مثالي ، ستركز كل نقطة على الكائن إلى نقطة بحجم صفر على الصورة. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، تشغل كل نقطة صورة حجمًا محدودًا وشكلًا غير متماثل ، مما يتسبب في بعض الضبابية في الصورة بأكملها. على عكس المرآة المستوية ، التي تنتج صورًا خالية من الانحرافات ، تعد العدسة منتجًا غير كامل للصور ، وتصبح مثالية فقط للأشعة التي تمر عبر مركزها الموازي للمحور البصري (خط عبر المركز ، عمودي على أسطح العدسة). إن المعادلات التي تم تطويرها لعلاقات الكائن بالصورة في عدسة ذات أسطح كروية تقريبية فقط وتتعامل فقط مع الأشعة المتوازية — أي أن الأشعة تصنع زوايا صغيرة فقط مع المحور البصري. عند وجود ضوء لطول موجة واحد فقط ، هناك خمسة انحرافات يجب مراعاتها ، تسمى الانحراف الكروي ، الغيبوبة ، الاستجماتيزم ، انحناء المجال ، والتشويه. يحدث انحراف سادس في العدسات (وليس المرايا) - الزيغ اللوني - ينتج عندما لا يكون الضوء أحادي اللون (ليس من طول موجة واحد).
البصريات: انحرافات العدسة
إذا كانت العدسة مثالية وكان الجسم نقطة واحدة للضوء أحادي اللون ، فإن الموجة الضوئية المنبثقة من
في الانحراف الكروي ، لا تلتقي أشعة الضوء من نقطة على المحور البصري للعدسة ذات الأسطح الكروية في نفس نقطة الصورة. يتم تركيز الأشعة التي تمر عبر العدسة بالقرب من مركزها بعيدًا عن الأشعة التي تمر عبر منطقة دائرية بالقرب من حافةها. لكل مخروط من الأشعة من نقطة محورية تلتقي العدسة ، هناك مخروط من الأشعة يتقارب ليشكل نقطة صورة ، ويختلف طول المخروط وفقًا لقطر المنطقة الدائرية. أينما يتم عمل مستوى بزاوية قائمة على المحور البصري لتقاطع المخروط ، فإن الأشعة ستشكل مقطع عرضي دائري. تختلف مساحة المقطع العرضي باختلاف المسافة على طول المحور البصري ، وهو أصغر حجم يعرف باسم دائرة أقل تشويشًا. تم العثور على الصورة الأكثر خالية من الانحراف الكروي في هذه المسافة.
الغيبوبة ، التي تسمى بهذا الشكل لأن الصورة النقطية غير واضحة في شكل مذنب ، يتم إنتاجها عندما يتم تصوير الأشعة من نقطة كائن خارج المحور بواسطة مناطق مختلفة من العدسة. في الانحراف الكروي ، تكون صور نقطة كائن على المحور تقع على مستوى بزاوية قائمة على المحور البصري دائرية الشكل ، ذات أحجام مختلفة ، ومتراكبة حول مركز مشترك ؛ في غيبوبة ، تكون صور نقطة كائن خارج المحور دائرية الشكل ، ذات أحجام متفاوتة ، ولكن يتم إزاحتها فيما يتعلق ببعضها البعض. يوضح الرسم البياني المصاحب حالة مبالغ فيها لصورتين ، واحدة ناتجة عن مخروط مركزي للأشعة والأخرى من مخروط يمر عبر الحافة. الطريقة المعتادة للحد من الغيبوبة هي استخدام الحجاب الحاجز لإزالة المخاريط الخارجية للأشعة.
الاستجماتيزم ، على عكس الانحراف الكروي والغيبوبة ، ينتج عن فشل منطقة واحدة من العدسة في تركيز صورة نقطة خارج المحور عند نقطة واحدة. كما هو موضح في الرسم التخطيطي ثلاثي الأبعاد ، فإن الطائرتين بزاوية قائمة على بعضهما البعض تمر عبر المحور البصري هما مستوى الزوال والمستوى السهمي ، ويكون مستوى الزوال هو المستوى الذي يحتوي على نقطة الكائن خارج المحور. يتم تركيز الأشعة غير الموجودة في الطائرة الزائدة ، والتي تسمى أشعة الانحراف ، بعيدًا عن العدسة أكثر من تلك الموجودة في الطائرة. في كلتا الحالتين ، لا تلتقي الأشعة في نقطة تركيز ولكن كخطوط متعامدة مع بعضها البعض. بين الصورتين ، تكون الصور بيضاوية الشكل.
يشير انحناء المجال والتشويه إلى موقع نقاط الصورة فيما يتعلق ببعضها البعض. على الرغم من أنه يمكن تصحيح الانحرافات الثلاثة السابقة في تصميم العدسة ، إلا أن هذين الانحرافين يمكن أن يبقيا. في انحناء المجال ، ستكمن صورة جسم مستوي متعامد مع المحور البصري على سطح مكافئ يسمى سطح بيتزفال (بعد عالم الرياضيات المجري جوزيف بيتزفال). تكون حقول الصورة المسطحة مرغوبة في التصوير الفوتوغرافي لتتناسب مع مستوى الفيلم والإسقاط عندما تقع ورقة تكبير أو شاشة عرض على سطح مستو. يشير التشويه إلى تشوه الصورة. هناك نوعان من التشويه ، أي منهما قد يكون موجودًا في العدسة: تشوه البرميل ، حيث ينخفض التكبير مع المسافة من المحور ، وتشوه وسادة الدبابيس ، حيث يزداد التكبير مع المسافة من المحور.
آخر انحراف ، انحراف لوني ، هو فشل العدسة في تركيز جميع الألوان في نفس المستوى. نظرًا لأن مؤشر الانكسار يكون على الأقل في الطرف الأحمر من الطيف ، فإن الطول البؤري للعدسة في الهواء سيكون أكبر للأحمر والأخضر منه للأزرق والبنفسجي. يتأثر التكبير بالانحراف اللوني ، حيث يكون مختلفًا على طول المحور البصري وعموديًا. الأول يسمى الانحراف اللوني الطولي ، والثاني ، الانحراف اللوني الجانبي.
