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凸レンズは科学的発見において重要な役割を果たしてきました。望遠鏡により、科学者は遠方の天体を見ることができました。科学者は顕微鏡を使って、生命の基本的な構成要素を発見しました。カメラを通して、探検家は自然界での発見の永続的な記録を取得しました。凸レンズは、これら3つの機器の主要コンポーネントです。凸レンズは信頼できますが、機器メーカーが対処しなければならない固有の欠陥があります。
構造と機能
二重凸レンズは、ガラスやプラスチックなどの材料でできた円盤状の物体です。適切に構成されていれば、このディスクの両側がそれぞれ規則的な曲線で膨らみ、球体のセクションを形成します。平行光線がこのレンズにディスクの平面に垂直に当たると、レンズはこれらの光線を屈折または曲げて焦点を結ぶようにします。光を効果的に集束するレンズは、鮮明な画像を形成し、望遠鏡、顕微鏡、またはカメラでの任務を適切に果たします。ただし、不適切な曲率や完全に均一ではない材料など、レンズに構造上の欠陥がある場合、画像はそれに比例して低下します。
球面収差
レンズの球面の異なる領域に入射する光は、正確に同じスポットで出会うことはありません。中心から最も遠いレンズに当たる光線は、中心よりもレンズに当たるよりも、レンズよりもレンズに少し近く焦点を合わせます。球面収差と呼ばれるこの球面レンズの固有の欠陥により、画像がぼやけます。レンズの端をブロックすると、焦点がより良くなります。多くの機器では、さまざまなレンズを巧みに組み合わせることで、球面収差をほぼ排除しています。
色収差
色収差は、レンズが特定の色の光を他の色よりも鋭く屈折または曲げるという事実から生じます。レンズは緑よりも紫の光線をより鋭く曲げ、赤はより少ない屈折を被ります。その結果、レンズは白色光をその成分色に分離する傾向があり、カラフルなハローが生じます。イギリス人のジョン・ドロンドは、1つのタイプのガラスが他のタイプの色収差を補正する異なるガラス材料の2つのレンズの組み合わせである色消しダブレットの発明によって問題を解決しました。
コマ収差
遠方からの光線がディスクの平面に垂直ではなく、ある角度でレンズに当たると、コマ収差が発生します。結果は、尾を持つ彗星のような図です。レンズを適切に研磨することにより、この問題が解消されます。 「色収差」という用語は、「コマ」という言葉に由来します。これは、彗星の核を取り囲む鮮やかなボールを示します。