Konvexní čočky hrály ve vědeckém objevu důležitou roli. Dalekohledy umožnily vědcům prohlížet vzdálená nebeská tělesa. Vědci pomocí mikroskopů objevili základní složky života. Prostřednictvím kamery získali průzkumníci trvalé záznamy o svých objevech v přírodním světě. Konvexní čočka je hlavní součástí těchto tří nástrojů. I když je konvexní čočka spolehlivá, má vnitřní vady, s nimiž se museli výrobci nástrojů vypořádat.
Konstrukce a funkce
Dvojitá konvexní čočka je předmět ve tvaru disku vyrobený z materiálů, jako je sklo nebo plast. Pokud je správně konstruována, každá ze dvou stran tohoto disku se vyboulí v pravidelné křivce a vytvoří část koule. Když na tuto čočku dopadají rovnoběžné paprsky světla kolmo k rovině disku, čočka tyto paprsky světla lomí nebo ohne tak, aby zaostřily. Objektiv, který účinně zaostřuje světlo, vytváří jasný obraz a vhodně plní svoji určenou roli v dalekohledu, mikroskopu nebo fotoaparátu. Pokud však má čočka konstrukční vady, jako je nesprávné zakřivení nebo materiál, který není dokonale homogenní, budou snímky proporcionálně trpět.
Sférická aberace
Světlo dopadající na různé oblasti sférického povrchu čočky se nesetká na přesně stejném místě. Paprsky dopadající na objektiv nejdále od středu budou zaostřeny o něco blíže k objektivu než paprsky, než dopadnou na objektiv blízko jeho středu. Tato vnitřní vada sférických čoček, nazývaná sférická aberace, má za následek rozmazaný obraz. Blokování okraje objektivu vede k lepšímu zaostření. U mnoha nástrojů zručná kombinace různých čoček téměř eliminuje sférickou aberaci.
Chromatická aberace
Chromatická aberace je výsledkem skutečnosti, že čočka láme nebo ohýbá některé barvy světla ostřeji než jiné. Objektiv ohýbá paprsky fialového světla ostřeji než zeleně a červená má ještě menší lom světla. Výsledkem je, že čočka má tendenci oddělit bílé světlo na jednotlivé barvy a výsledkem je barevná halo. Angličan John Dollond vyřešil problém vynálezem achromatického dubletu, kombinace dvě čočky z různých skleněných materiálů, u nichž jeden typ skla korigoval chromatickou aberaci jiný.
Komatická aberace
Komatická aberace nastává, když světelné paprsky z dálky dopadají na čočku pod úhlem spíše než kolmo k rovině jejího disku. Výsledkem je kometovitá postava s ocasem. Správné broušení čočky tento problém eliminuje. Termín „chromatická aberace“ pochází ze slova „koma“, které označuje brilantní kouli, která obklopuje jádro komety.