Aberrazioni

ABERRAZIONI OTTICHE

Sofia Frisoni

ABERRAZIONI

Le aberrzioni fanno parte del terzo ordine, sono delle alterazioni della prcezione visiva le equazioni che ci sono valgono ma vanno in crisi.cisono cinque aberrazioni monocromatiche: -sferica -coma -astigmatismo -curvatura di campo -distorsione poi c.è l'aberrrazione cromatica

SOMME VON SEIDEL

Ludwig Von Seidel ha calcolato l'entità delle aberrazioni nelle teoria del terzo oridne mediante 5 sommatorie Von Seidel ognuna delle quali si riferisce a una aberrazione monocromatica presente

Σ1=0 il sistema è privo di aberrazione sferica

Σ1=

Σ2=0 il sistema è privo di aberrazioe sferica e di coma

Σ2=

Σ3=

Σ4=0 il sistema è privo di aberrazione sferica di coma, astigmatismo e curvatura di campo

Σ1=

Σ5=0 il sistema è privo distorsione

SOMME VON SEIDEL

una lente completamente priva di aberrazioni è tale che tutte le somme di Von Seidel sono uguali a zero. Tuttavia nessun sitema ottico può soddisfare questa condizione. Solo alcune di loro possono essere nulle.

L'aberrazione sferica è un'aberrazione che fa parte delle aberrazioni monocromatiche e delle aberrazioni assiali. Appartiene a sistemi ottici con lenti sferiche. Queste portano alla formazione di una immagine distorta. Schema di aberrazione sferica È provocata dal fatto che la sfera non è la superficie ideale per realizzare una lente, ma è comunemente usata per semplicità costruttiva. I raggi distanti dall'asse vengono focalizzati ad una distanza differente dalla lente rispetto a quelli più centrali.

ABERRAZIONE SFERICA

ABERRAZIONE SFERICA

Per evitare il fenomeno si utilizzano particolari lenti non sferiche, chiamate asferiche, più complesse da realizzare e molto costose. Il difetto può anche essere minimizzato scegliendo opportunamente il tipo di lente adatto all'impiego specifico; per esempio una lente piano-convessa è adatta per focalizzare un fascio collimato a formare un punto preciso, se usata con il lato convesso rivolto verso il fascio stesso. L'invenzione delle prime lenti con cui superare l'Aberrazione sferica fu dell'astronomo Robert Blair, lenti che egli chiamò aplanatiche.

ABERRAZIONE SFERICA

Abbinando una lente positiva con una negativa di minor potere (in modo che l'insieme rimanga positivo) è possibile far sì che le due aberrazioni sferiche si sommino algebricamente, annullandosi. In questo modo si portano tanto i raggi rifratti presso i bordi quanto i raggi rifratti presso il centro a convergere in un unico punto. Possiamo ridurre l'aberrazione sferica chiudendo il diaframma: ancora una volta, la profondità di fuoco così ottenuta comprende al suo interno i diversi punti immagine sparpagliati lungo l'asse ottico.

ABERRAZIONE LA COMA

L'aberrazione coma è un’aberrazione ottica che deriva il suo nome dal caratteristico aspetto a “cometa” delle immagini create dai sistemi ottici che presentano tale difetto; Essa si verifica quando la luce entra obbliqua rispetto all’asse ottico. Il test per verificare quest’aberrazione consiste nell’utilizzare un campione con micro-fori.

Le immagini prodotte appaiono asimmetriche e, ai margini del campo visivo, presentano distorsioni con una sfocatura che non può essere eliminata.

ABERRAZIONE LA COMA

La coma si ha quando l'oggetto ripreso è spostato lateralmente rispetto all'asse del sistema di un angolo θ. I raggi che passano per il centro di una lente con distanza focale f, sono focalizzati alla distanza f tan θ. I raggi che passano in periferia sono focalizzati invece in un punto diverso sull'asse, più lontano nel caso della coma positiva (coma esterna) e più vicino nella coma negativa (coma interna).

ABERRAZIONE LA COMA

In generale, un fascio di raggi passanti per la lente ad una certa distanza dal centro, è focalizzato in una forma ad anello sul piano focale. La sovrapposizione di questi diversi anelli origina una forma a V, simile alla coda di una cometa (da cui il nome: in latino coma significa chioma). Come per l'aberrazione sferica, la coma può essere ridotta scegliendo opportunamente la curvatura delle lenti in funzione dell'uso. La correzione della coma è complessa, anche perché alla coma del terzo ordine (una delle aberrazioni di Seidel) si aggiungono quelle di ordine superiore.

ABERRAZIONE ASTIGMATISMO

L’aberrazione da astigmatismo è caratterizzata dal fatto che i raggi che si propagano in due piani perpendicolari hanno fuochi differenti.

ABERRAZIONE ASTIGMATISMO

l'immagine è formata da vari punti tra cui il punto O che è in asse mentre P non lo è e viene proiettato tangenzialmente sul meridiano TT fino al punto T detto focalina. Poi viene proiettato in modo saggittale sul meridiano SS fino al punto S che è l'altra focalina

ABERRAZIONE ASTIGMATISMO

Visivamente un'immagine prodotta da un sistema astigmatico apparirà più o meno evidentemente deformata o sdoppiata, con un'immagine principale a fuoco e una secondaria, meno incisa, sfocata e traslata rispetto a quella principale, a renderne meno intelligibile la lettura. L'aberrazione colpisce potenzialmente tutti i sistemi ottici(particolarmente nei telescopi rifrattivi e nei microscopi).

ABERRAZIONE CURVATURA DI CAMPO

La curvatura è un’aberrazione monocromatica e sferica presente nei sistemi ad una o più lenti, coniugata all’astigmatismo dei fasci obbliqui; l’immagine di un oggetto piano che sia perpendicolare all’asse ottico, si forma comunque su una superficie curva. La deviazione indotta dal piano immagine viene quindi definita curvatura di campo.

ABERRAZIONE CURVATURA DI CAMPO

Nel caso in questione la curvatura di campo viene corretta introducendo un moderato grado di astigmatismo.

Poiché la lente è una calotta sferica, i diversi punti immagine non si focalizzano su una superficie piana, ma su una superficie sferica, chiamata superficie di Petzval. Questo difetto si chiama curvatura di campo. La somma di Petzval indica il raggio di curvatura di questa superficie sferica, che può essere concava o convessa, a seconda che la somma di Petzval sia positiva o negativa. I normali obiettivi anastigmatici sono caratterizzati da una somma di Petzval positiva: la calotta sferica appare concava. Al contrario in certi schemi a teleobiettivo la somma di Petzval, negativa, rende convessa la superficie sferica.

CURVATURA DI CAMPO

Come altre aberrazioni ottiche, il modo migliore per ridurre la curvatura di campo è ridurre l’apertura dell’obiettivo. Se una lente ha una curvatura di campo da piccola a moderata, usare un’apertura non troppo pronunciata la ridurrà in modo significativo. Ma se una lente soffre di una forte curvatura di campo, potrebbe essere necessario fermarsi a f/8 o f/11 per ridurla. A volte anche fermarsi alla minima apertura non la elimina completamente.

ABERRAZIONE DISTORSIONE

Si verifica nel momento in cui i punti del piano oggetto costituenti una certa figura corrispondono immagini che non hanno nessuna proporzionalità con l'oggetto d'origine.Questo è dovuto al fatto che le superfici delle lenti sono curve o sferiche ci sono due tipi: -cuscinetto -barilotto

ABERRAZIONE DISTORSIONE

Queste due distorsioni creano un incurvamento delle linee trasversali dell’immagine dovuto alla differente distanza dei raggi di luce dal punto focalizzante. La distorsione a cuscinetto è la curvatura delle linee trasversali verso il centro mente la distorsione a barilotto è la distorsione delle linee trasversali verso l’esterno della scena.

ABERRAZIONE CROMATICA

L'aberrazione cromatica dipende dai colori. È un difetto nella formazione dell'immagine dovuto al diverso indice di rifrazione che è collegato con le lunghezze d'ondaI fasci colpiscono la lente, si dividono e si focalizzano in diversi punti creando la propria immagine astigmatica. Per correggere l'immagine e renderla stigmatica si utilizza il doppietto

ABERRAZIONE CROMATICA

L'aberrazione cromatica dipende dai colori. È un difetto nella formazione dell'immagine dovuto al diverso indice di rifrazione che è collegato con le lunghezze d'ondaI fasci colpiscono la lente, si dividono e si focalizzano in diversi punti creando la propria immagine astigmatica. Per correggere l'immagine e renderla stigmatica si utilizza il doppietto

IL DOPPIETTO ACROMATICO

Il doppietto acromatico è costituito da due le lenti con due focsli f1 e f2 che sono generalmente una positiva ed una negativa e realizzate con vetri ottici e diverso indice di rifrazione e a diversa dispersioneil doppietto è detto:-cementato se le lenti sono a contatto -separato se le lenti sono separate da una distanza t

aberrazione cromatica longitudinale

L'aberrazione cromatica longitudinale (o assiale): si verifica quando le varie lunghezze d'onda dei colori cadono a distanze diverse del piano di fuoco, poiché quelle più lunghe e con minore frequenza vanno a fuoco dopo quelle più corte e con più frequenza.

aberrazione cromatica trasversale

L'aberrazione cromatica trasversale (o laterale): si presenta quando i raggi di colore, benché cadano tutti sul piano di fuoco, lo fanno a differenti distanze dal punto focale (sopra o sotto di esso). Questo tipo di aberrazione cromatica è più evidente nelle zone periferiche e con i contrasti più forti delle immagini.

ABERRAZIONE CROMATICA

TIPI LENTI

Il fenomeno delle aberrazioni ottiche viene ridotto con l’utilizzo di lenti asferiche che grazie alla loro diversa curvatura contrastano l’effetto negativo delle aberrazioni; ciò fa si che i raggi di luce che passano attraverso la lente si incontrino nello stesso punto focale riducendole.

In una lente sferica entrambe le curve sono porzioni di calotte sferiche.

Le lenti asferiche presentano una curvatura non costante allo scopo di deviare i raggi luminosi facendoli convergere tutti in un unico punto