Convexe lenzen hebben een belangrijke rol gespeeld bij wetenschappelijke ontdekkingen. Telescopen hebben wetenschappers in staat gesteld om verre hemellichamen te bekijken. Met microscopen hebben wetenschappers de basisbestanddelen van het leven ontdekt. Door de camera hebben ontdekkingsreizigers een permanent verslag van hun ontdekkingen in de natuurlijke wereld gekregen. De bolle lens is het hoofdbestanddeel van deze drie instrumenten. Hoewel betrouwbaar, heeft de bolle lens intrinsieke gebreken waarmee instrumentmakers te maken hebben gehad.
Constructie en functie
Een dubbele bolle lens is een schijfvormig object gemaakt van materialen zoals glas of plastic. Als het goed is geconstrueerd, zal elk van de twee zijden van deze schijf uitpuilen in een regelmatige curve om een deel van een bol te vormen. Wanneer parallelle lichtstralen loodrecht op het vlak van de schijf op deze lens vallen, zal de lens deze lichtstralen breken of buigen zodat ze in een focus komen. Een lens die het licht effectief bundelt, vormt heldere beelden en vervult de aangewezen rol in een telescoop, microscoop of camera. Als de lens echter constructiefouten heeft, zoals een onjuiste kromming of materiaal dat niet perfect homogeen is, zullen de beelden proportioneel lijden.
Sferische aberratie
Licht dat op verschillende delen van het bolvormige oppervlak van de lens valt, zal elkaar niet op precies dezelfde plek ontmoeten. De stralen die de lens raken die het verst van het midden ligt, zullen iets dichter bij de lens scherpstellen dan de stralen die de lens nabij het midden raken. Dit intrinsieke defect van sferische lenzen, sferische aberratie genoemd, resulteert in een wazig beeld. Het blokkeren van de rand van een lens zorgt voor een betere focus. In veel instrumenten elimineert een bekwame combinatie van verschillende lenzen bijna sferische aberratie.
Chromatische aberratie
Chromatische aberratie is het gevolg van het feit dat een lens sommige kleuren licht scherper breekt of buigt dan andere. Een lens buigt violette lichtstralen scherper dan groen, en rood heeft nog minder last van breking. Als gevolg hiervan heeft de lens de neiging om wit licht te scheiden in de samenstellende kleuren, met als resultaat een kleurrijke halo. De Engelsman John Dollond loste het probleem op door de uitvinding van het achromatische doublet, een combinatie van twee lenzen van verschillende glasmaterialen waarin één type glas de chromatische aberratie van de corrigeerde andere.
Comatische aberratie
Comatische aberratie treedt op wanneer lichtstralen van een afstand op een lens vallen onder een hoek in plaats van loodrecht op het vlak van de schijf. Het resultaat is een komeetachtige figuur met een staart. Correct slijpen van de lens elimineert dit probleem. De term "chromatische aberratie" komt van het woord "coma", dat de briljante bal aanduidt die de kern van een komeet omringt.