Aberratie, in optische systemen, zoals lenzen en gebogen spiegels, de afwijking van lichtstralen door lenzen, waardoor beelden van objecten wazig worden. In een ideaal systeem zal elk punt op het object focussen op een punt van nul op de afbeelding. In de praktijk neemt elk beeldpunt echter een volume van eindige grootte en asymmetrische vorm in, waardoor het hele beeld wazig wordt. In tegenstelling tot een vlakke spiegel, die beelden vrij van aberraties oplevert, is een lens een imperfecte beeldproducent, die alleen ideaal wordt voor stralen die door het midden ervan parallel aan de optische as gaan (een lijn door het midden, loodrecht op de lensoppervlakken). De vergelijkingen die zijn ontwikkeld voor object-beeldrelaties in een lens met sferische oppervlakken zijn slechts bij benadering en hebben alleen betrekking op paraxiale stralen - dwz stralen die slechts kleine hoeken maken met de optische as. Wanneer er licht van slechts één golflengte aanwezig is, zijn er vijf aberraties die in aanmerking moeten worden genomen, sferische aberratie, coma, astigmatisme, veldkromming en vervorming genoemd. Een zesde aberratie in lenzen (maar niet in spiegels), namelijk chromatische aberratie, ontstaat wanneer licht niet monochromatisch is (niet van één golflengte).
optiek: lensafwijkingen
Als een lens perfect was en het object een enkel punt van monochromatisch licht was, dan, zoals hierboven opgemerkt, kwam de lichtgolf die uit de
Bij sferische aberratie komen lichtstralen van een punt op de optische as van een lens met sferische oppervlakken niet allemaal samen op hetzelfde beeldpunt. Stralen die dicht bij het midden door de lens gaan, zijn verder weg gericht dan stralen die door een cirkelvormige zone bij de rand gaan. Voor elke stralenkegel van een axiaal objectpunt dat de lens ontmoet, is er een stralenkegel die convergeert om een beeldpunt te vormen, waarbij de kegel in lengte verschillend is volgens de diameter van de cirkelvormige zone. Overal waar een vlak dat loodrecht op de optische as staat om een kegel te snijden, de stralen een cirkelvormige doorsnede zullen vormen. Het oppervlak van de doorsnede varieert met de afstand langs de optische as, de kleinste maat die bekend staat als de cirkel met de minste verwarring. Het beeld dat het meest vrij is van sferische aberratie bevindt zich op deze afstand.
Coma, zo genoemd omdat een puntbeeld in een komeetvorm wordt vervaagd, wordt geproduceerd wanneer stralen van een objectpunt buiten de as worden afgebeeld door verschillende zones van de lens. Bij sferische aberratie zijn de beelden van een objectpunt op de as dat op een vlak valt dat loodrecht op de optische as staat, cirkelvormig van vorm, van verschillende grootte en gesuperponeerd rond een gemeenschappelijk centrum; in coma zijn de afbeeldingen van een niet-as-objectpunt cirkelvormig, van verschillende grootte, maar verschoven ten opzichte van elkaar. Het bijgaande diagram toont een overdreven geval van twee afbeeldingen, één als gevolg van een centrale kegel van stralen en de andere als een kegel die door de rand gaat. De gebruikelijke manier om coma te verminderen, is door een diafragma te gebruiken om de buitenste kegelstralen te elimineren.
Astigmatisme, in tegenstelling tot sferische aberratie en coma, is het gevolg van het falen van een enkele zone van een lens om het beeld van een niet-aspunt op een enkel punt te focussen. Zoals getoond in het driedimensionale schema zijn de twee vlakken die loodrecht op elkaar staan en die door de optische as gaan, het meridiaanvlak en het sagittale vlak, waarbij het meridiaanvlak het vlak is dat het off-axis objectpunt bevat. Stralen die zich niet in het meridiaanvlak bevinden, scheve stralen genoemd, zijn verder van de lens af gericht dan die in het vliegtuig liggen. In beide gevallen ontmoeten de stralen elkaar niet in een puntfocus, maar als lijnen die loodrecht op elkaar staan. Tussen deze twee posities zijn de afbeeldingen elliptisch van vorm.
Veldkromming en vervorming verwijzen naar de locatie van beeldpunten ten opzichte van elkaar. Ook al kunnen de eerste drie aberraties worden gecorrigeerd in het ontwerp van een lens, toch kunnen deze twee aberraties blijven bestaan. In veldkromming zal het beeld van een vlak object loodrecht op de optische as op een paraboloïde oppervlak liggen dat het Petzval-oppervlak wordt genoemd (naar József Petzval, een Hongaarse wiskundige). Vlakke beeldvelden zijn bij fotografie wenselijk om het filmvlak en de projectie op elkaar af te stemmen wanneer het vergrotende papier of het projectiescherm op een plat oppervlak ligt. Vervorming verwijst naar vervorming van een afbeelding. Er zijn twee soorten vervorming, die beide in een lens kunnen voorkomen: tonvormige vervorming, waarbij de vergroting afneemt met de afstand tot de as, en speldenkussenvervorming, waarbij de vergroting toeneemt met de afstand tot de as.
De laatste aberratie, chromatische aberratie, is het falen van een lens om alle kleuren in hetzelfde vlak te focussen. Omdat de brekingsindex het minst aan het rode uiteinde van het spectrum ligt, is de brandpuntsafstand van een lens in de lucht groter voor rood en groen dan voor blauw en violet. Vergroting wordt beïnvloed door chromatische aberratie, die anders is langs de optische as en loodrecht daarop staat. De eerste heet longitudinale chromatische aberratie en de tweede laterale chromatische aberratie.
