Aberraciones geométricas

Recuerda :
Las principales aberraciones geométricas son el astigmatismo (un punto no da una imagen puntual) y la aberracion esférica de los haces para puntos situado fuera del eje (coma).
Las aberraciones de inclinación que producen una imagen deformada de un objeto plano (distorsion y curbatura del campo), no son mostradas aquí.


Para que se manifiesten las aberraciones geométricas hay que trabajar con luz monocromática para eliminar las aberraciones cromáticas.

 

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Astigmatismo que produce para un objeto sobre el eje:

la zona de concentración del haz de luz en la superficie caústica tiene dos capas, la tangencial (roja) y la capa sagital (en azul) que en este caso se ha reducido a una porción pequeña sobre el eje ópico.

 

Aberración esférica para un objeto sobre el eje:

Por la distinta curvatura de la lente (esfericidad) concentra de manera diferente los rayos sobre el eje. Se representa en el gráfico varias secciones del haz de luz sobre el plano normal al eje óptico. La densidad de la tonalidad gris es proporcional a la intensidad de luz. Las zonas más fuerte intensidad corresponde a la sección de las capas de la caústica en la pantalla.

Aberración esférica de un objeto fuera del el eje:

La imagen de un punto situado en el infinito fuera del eje forma da una imagen con forma de "coma(,)" dando lugar a una aberración de nombre coma. Esta forma resulta porque los rayos concentrados fuera del plano focal, cumplen las condiciones de Gauss, mientras que los contenidos cerca del plano, se abrenr notablemente.

 

Correción de las aberraciones:

Corrección de las aberraciones.

Con una sola lente, el único método es reducir el tamaño del haz con un diafragma para que cumpla las condciones de Gauus y no tenga componentes alejados del eje. En el applet puedes camiando "posición1" o "posición2" orientando la lente convergente, con su cara más abombada hacia el objeto se forma una imagen más alargada sobre el eje.


Para mejorar la correción se pueden asociar lentes convergentes y divergentes. Utilizando lentes construidas con distintos materiales, convenientemente asociadas podemos corregir las aberraciones cromáticas.

Un objetivo fotográfico monofocal de calidad exige un mínimo de cuatro lentes. Los zooms pueden contener hasta una docena.


El applet :
En este applet se trazan los rayos siguiendo las leyes de Descartes (Snell) colocando el objeto en distintas posiciones respecto al eje el objeto, pero siempre en el infinito y con dos posibles orientaciones de la lente en portalentes.


Se puede modificar el ángulo de incidencia de los rayos pulsando y arrastrando el punto azul con el ratón. La zona del desplazamineto este fijada entre unos límites.


Comprueba que para los rayos paraxiales, la lente es astigmática con esfericidad, los rayos más alejados del eje son más desviados (concentrados) por lo cual no todos los rayos convergen en un punto.
Observa también el aspecto de la sección de la superficie cáustica al desplazar la fuente alejándolo por encima y debajo del eje y viendo como se produce coma.
Arrastra el cursor verde con el ratón para modificar la abertura del diafragma.

Observa como influye la abertura del diafragma sobre el astigmatismo de la lente.


Esta es la dirección de la página original del applet

http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/optigeo/rayons.html