Aberracja chromatyczna

Aberracja chromatyczna – inaczej chromatyzm, jest wadą występującą w układach optycznych lub samych soczewkach na skutek różnych odległości ogniskowania dla poszczególnych długości fal światła, czyli dla poszczególnych barw.

Powodem występowania aberracji chromatycznej może być różna wartość współczynnika załamania światła soczewek użytych w całym układzie. Skutkuje to rozszczepieniem wiązki światła co objawia się pod postacią kolorowych poświat widocznych na kontrastowych granicach przedmiotów. Warto zauważyć, że soczewka w takim wypadku rozprasza wiązkę światła podobnie jak pryzmat – jest to te samo zjawisko fizyczne. Wada ta jest widoczna w takiej samej postaci na wykonanych zdjęciach. Pogarsza to w znaczny sposób kolorystykę obrazu. Na fotografiach czarno-białych występuje natomiast jako nieostrość krawędzi danych przedmiotów. Jest to jednak znacznie mniej widoczne niż w przypadku fotografii w kolorze.

Pierwsze próby redukcji aberracji chromatycznej podjęto już w XVIII wieku, kiedy to John Dollond, zastosował dwa rodzaje soczewek w stworzonej przez siebie lunecie. Soczewka skupiająca i rozpraszająca była wykonana ze szkła kronowego i flintowego. Z czasem, układ ten ewoluował i zaczęto łączyć dwie soczewki wykonane z dwóch rodzajów szkła w jedną, sklejając jest balsamem jodłowym. Posiadających współczynnik załamania światła bardzo zbliżony do szkła. Balsam jodłowy jest znany także jako balsam kanadyjski.

Przyrządy optyczne, w których stosuje się dwie soczewki nazywane są zazwyczaj achromatami. Układ achromatyczny nie eliminuje jednak całkowicie aberracji chromatycznej, a jedynie niweluje ją. W takim układzie wspólny punkt ogniskowania ma jedynie barwa niebieska i czerwona. Eliminacja kolejnych barw, poprzez zogniskowanie ich w jednym punkcie wymaga zastosowania kolejnej soczewki. Ten układ jest z kolei nazywany apochromatycznym (apochromat). Jest on najczęściej stosowany w teleskopach, gdzie jak największe zniwelowanie aberracji, jest konieczne ze względu na specyfikę obserwacji. Jest to szczególnie ważne ponieważ podczas obserwacji jasnych obiektów na ciemnym tle jest ona szczególnie widoczna i uciążliwa.

Oprócz metody redukcji aberracji chromatycznej za pomocą układów achromatycznych i apochromatycznych można także stosować szkła o niskim współczynniku załamania światła, czyli szkła o niskiej dyspersji. Zazwyczaj oznaczane przez producentów symbolem ED – Extra-low Dispersion lub UD – Ultra-low Dispersion. Producenci obiektywów stosują jednak dość często własne, specyficzne nazwy tego typu soczewek. Najlepszym sposobem eliminacji aberracji chromatycznej jest stosowanie szkła fluorytowego. Powszechne stosowanie go w produkcji obiektywów nie jest niestety możliwe z uwagi na jego cenę oraz podatność na uszkodzenia i warunki termiczne, dlatego też szkło fluorytowe jest stosowane wyłącznie w najdroższych specjalistycznych urządzeniach.

Współczesne obiektywy są zazwyczaj zbudowane z wielu rodzajów soczewek, sklejanych balsamem jodłowym. W związku z tym ciężko spotkać takie, w których pojawiająca się aberracja była na tyle widoczna aby stanowiła dużą przeszkodę. W większości przypadków aberracja daje o sobie znać podczas używania obiektywów zmienno ogniskowych, na skutek konieczności stosowania luźnego połączenia elementów. Oprócz tego może ona zacząć być widoczna podczas fotografowania obiektów w kontrastowym oświetleniu przy szeroko otwartej przysłonie. Aberracja chromatyczna pojawia się również na mikrosoczewkach umieszczonych na matrycy aparatów cyfrowych, jednak jej fizyczna eliminacja nie jest możliwa. Efekt ten można częściowo zniwelować przy użyciu programów graficznych.