Опуклі лінзи зіграли важливу роль у науковому відкритті. Телескопи дозволили вченим розглядати далекі небесні тіла. За допомогою мікроскопів вчені виявили основні складові життя. За допомогою камери дослідники отримали постійний запис своїх відкриттів у природному світі. Опукла лінза - головна складова цих трьох інструментів. Хоча надійний, опукла лінза має внутрішні дефекти, з якими доводилося стикатися виробникам приладів.
Побудова та функція
Подвійна опукла лінза - це предмет у формі диска, виготовлений з таких матеріалів, як скло або пластик. Якщо правильно побудувати, кожна з двох сторін цього диска буде випинатися на регулярній кривій, утворюючи ділянку кулі. Коли паралельні промені світла потрапляють на цю лінзу перпендикулярно площині диска, лінза заломлює або згинає ці промені світла так, що вони потрапляють у фокус. Лінза, яка ефективно фокусує світло, утворює чіткі зображення і влучно виконує призначену для нього роль у телескопі, мікроскопі або камері. Однак, якщо лінза має дефекти конструкції, такі як неправильна кривизна або матеріал, який не є абсолютно однорідним, зображення пропорційно страждають.
Сферична аберація
Світло, потрапляючи на різні ділянки сферичної поверхні лінзи, не буде зустрічатися точно в одному місці. Промені, що вражають кришталик найдальше від центру, будуть фокусуватись трохи ближче до лінзи, ніж промені, які потрапляють у лінзу поблизу її центру. Цей внутрішній дефект сферичних лінз, який називається сферичною аберацією, призводить до розмитості зображення. Блокування краю лінзи забезпечує кращий фокус. У багатьох інструментах вміла комбінація різних лінз майже усуває сферичну аберацію.
Хроматична аберація
Хроматична аберація виникає внаслідок того, що лінза заломлює або вигинає деякі кольори світла більш різко, ніж інші. Лінза вигинає промені фіолетового світла різкіше зеленого, а червоний страждає ще менше заломлення. Як результат, лінза має тенденцію розділяти біле світло на складові кольори, і утворюється кольоровий ореол. Англієць Джон Доллонд вирішив проблему винаходом ахроматичного дублета, поєднання дві лінзи з різних скляних матеріалів, в яких один тип скла коригував хроматичну аберацію інший.
Коматична аберація
Коматична аберація виникає, коли промені світла з відстані потрапляють на лінзу під кутом, а не перпендикулярно площині її диска. В результаті виходить кометоподібна фігура з хвостом. Правильне шліфування лінзи усуває цю проблему. Термін "хроматична аберація" походить від слова "кома", що позначає блискучу кулю, яка оточує ядро комети.