Περιεχόμενο
Οι κυρτοί φακοί έχουν παίξει σημαντικούς ρόλους στην επιστημονική ανακάλυψη. Τα τηλεσκόπια έχουν επιτρέψει στους επιστήμονες να βλέπουν μακρινά ουράνια σώματα. Με μικροσκόπια, οι επιστήμονες ανακάλυψαν τα βασικά συστατικά της ζωής. Μέσα από την κάμερα, οι εξερευνητές έχουν αποκτήσει μόνιμο ιστορικό των ανακαλύψεών τους στον φυσικό κόσμο. Ο κυρτός φακός είναι το κύριο συστατικό αυτών των τριών οργάνων. Αν και αξιόπιστος, ο κυρτός φακός έχει εσωτερικά ελαττώματα με τα οποία έπρεπε να ασχοληθούν οι κατασκευαστές οργάνων.
Κατασκευή και λειτουργία
Ένας διπλός κυρτός φακός είναι ένα αντικείμενο σε σχήμα δίσκου κατασκευασμένο από υλικά όπως γυαλί ή πλαστικό. Εάν κατασκευαστεί σωστά, κάθε μία από τις δύο πλευρές αυτού του δίσκου θα διογκωθεί σε μια κανονική καμπύλη για να σχηματίσει ένα τμήμα μιας σφαίρας. Όταν παράλληλες ακτίνες φωτός προσκρούουν σε αυτόν τον φακό κάθετα στο επίπεδο του δίσκου, ο φακός θα διαθλάσει ή θα λυγίσει αυτές τις ακτίνες φωτός έτσι ώστε να φτάσουν σε μια εστίαση. Ένας φακός που εστιάζει αποτελεσματικά τις φωτεινές μορφές σε σαφείς εικόνες και ικανοποιεί τον καθορισμένο ρόλο του σε ένα τηλεσκόπιο, ένα μικροσκόπιο ή μια κάμερα. Ωστόσο, αν ο φακός έχει ελαττώματα κατασκευής, όπως ακατάλληλη καμπυλότητα ή υλικό που δεν είναι απόλυτα ομοιογενές, οι εικόνες θα υποφέρουν αναλογικά.
Σφαιρική εκτροπή
Το φως που προσκρούει σε διαφορετικές περιοχές της σφαιρικής επιφάνειας του φακού δεν θα συναντήσει ακριβώς το ίδιο σημείο. Οι ακτίνες που πλησιάζουν τον φακό που βρίσκεται μακρύτερα από το κέντρο θα εστιάσουν ελαφρώς πιο κοντά στον φακό από τις ακτίνες από το χτύπημα του φακού κοντά στο κέντρο του. Αυτό το εγγενές ελάττωμα των σφαιρικών φακών, που ονομάζεται σφαιρική εκτροπή, έχει ως αποτέλεσμα μια θολή εικόνα. Ο αποκλεισμός της ακμής ενός φακού δημιουργεί καλύτερη εστίαση. Σε πολλά όργανα, ένας επιδέξιος συνδυασμός διαφορετικών φακών σχεδόν εξαλείφει τη σφαιρική εκτροπή.
Χρωματική εκτροπή
Η χρωματική εκτροπή προκύπτει από το γεγονός ότι ένας φακός διαθλάρει ή κάμπτει μερικά χρώματα φωτός πιο έντονα από άλλα. Ένας φακός στρέφει τις ακτίνες φωτός ιώδους πιο έντονα από το πράσινο, και ο κόκκινος υποφέρει ακόμη λιγότερο διάθλαση. Ως αποτέλεσμα, ο φακός τείνει να διαχωρίζει το λευκό φως στα συστατικά του χρώματα και ένα πολύχρωμο φωτοστέφανο. Ο Άγγλος John Dollond λύνεται το πρόβλημα με την εφεύρεση του αχρωματικού διπλού, ενός συνδυασμού δύο φακών διαφορετικών γυάλινων υλικών στους οποίους ένας τύπος γυαλιού διόρθωσε τη χρωματική εκτροπή του άλλου.
Comatic Aberration
Η εκτροπή των κομματιών εμφανίζεται όταν οι ακτίνες φωτός από μια απόσταση προσκρούουν σε έναν φακό υπό γωνία και όχι κάθετα στο επίπεδο του δίσκου. Το αποτέλεσμα είναι ένα σχήμα σαν κομήτης με ουρά. Η σωστή λείανση του φακού εξαλείφει αυτό το πρόβλημα. Ο όρος "χρωματική εκτροπή" προέρχεται από τη λέξη "κώμα", η οποία υποδηλώνει την λαμπρή μπάλα που περιβάλλει τον πυρήνα ενός κομήτη.