Aberrations des lentilles optiques
Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Les lentilles ne forment pas des images parfaites : l'image d'un point n'est pas un point, mais une tache. Ces aberrations affectent la qualité des images, mais peuvent cependant être minimisées.
On classe les aberrations en 2 grandes familles :
- aberrations chromatiques : l'image se forme différemment selon la couleur de la lumière.
- aberrations géométriques, qui caractérisent les écarts à l'optique géométrique, écarts d'autant plus grands que l'on s'éloigne des conditions de Gauss. Les aberrations géométriques se classent en considérant le développement limité qui permet de prendre en compte ces écarts.
Sommaire |
[modifier] Aberration chromatique
Les lentilles n'étant autres que des dioptres, la réfraction de la lumière dépend de la longueur d'onde, comme pour le prisme : c'est le phénomène de dispersion. En conséquence, notamment, le foyer pour le bleu est-il plus près de la lentille que pour le rouge (le bleu étant plus dévié).
L'aberration chromatique peut être corrigée par l'adjonction d'une deuxième lentille.
[modifier] Aberrations géométriques
[modifier] Aberration sphérique
Pour une lentille sphérique, les rayons se trouvant au bord de la lentille focalisent à une place légèrement différente des rayons se trouvant au centre : l'image d'un point est donc une tache floue.
Ceci est dû au fait qu'une surface sphérique n'est pas la forme idéale pour réaliser une lentille. Il s'agit cependant de la forme la plus simple à polir, et elle reste très souvent utilisée.
L'aberration sphérique peut être minimisée en choisissant soigneusement une courbure particulière de la surface de la lentille : on utilise des lentilles non-sphériques que l'on nomme lentilles asphériques, utilisables pour des applications particulières bien déterminées.
Dans l'animation ci-dessous, les rayons émergeants sont construits en respectant rigoureusement la réfraction en I et J et l'on voit que le foyer se déplace. Pour obtenir un foyer là où il est indiqué dans les schémas plus haut il faut en pratique utiliser un diaphragme pour être dans les conditions de Gauss (c'est-à-dire de stigmatisme approché).
[modifier] Coma
Les rayons parallèles qui ne sont pas dans l'axe optique de la lentille ne convergent pas tous en un même point sur le plan focal. Les rayons qui passent sur les bords de la lentille peuvent être focalisés plus loin ou plus près de l'axe optique que ceux passant au centre de la lentille. On parle respectivement de coma positive et de coma négative.
Comme pour l'aberration de sphéricité, il est possible de réduire la coma en choisissant une courbure particulière de la lentille.
[modifier] Astigmatisme
Cette section est vide ou n'est pas assez détaillée, votre aide est la bienvenue ![modifier] Distorsion
La distorsion est proportionnelle à y3 (y étant la taille de l'image). Cette aberration est donc indépendante de la dimension de la pupille. À la limite, la distorsion existe même si la pupille est réduite à un point. En fait la distorsion n'est pas vraiment une aberration car ici l'image d'un point est un point. Seule la position du point image est modifiée par rapport à celle prévue par l'optique géométrique.
[modifier] Courbure de champ
Cette section est vide ou n'est pas assez détaillée, votre aide est la bienvenue !
