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Les lentilles convexes ont joué un rôle important dans les découvertes scientifiques. Les télescopes ont permis aux scientifiques de visualiser des corps célestes éloignés. Avec des microscopes, les scientifiques ont découvert les constituants de base de la vie. Grâce à la caméra, les explorateurs ont acquis un enregistrement permanent de leurs découvertes dans le monde naturel. La lentille convexe est la composante principale de ces trois instruments. Bien que fiable, la lentille convexe présente des défauts intrinsèques avec lesquels les fabricants d'instruments ont dû composer.
Construction et fonction
Une lentille double convexe est un objet en forme de disque composé de matériaux tels que le verre ou le plastique. S'il est correctement construit, chacun des deux côtés de ce disque se bombera selon une courbe régulière pour former une section d'une sphère. Lorsque des rayons de lumière parallèles pénètrent sur cette lentille perpendiculairement au plan du disque, la lentille réfractera ou courbera ces rayons de lumière de manière à ce qu'ils se focalisent. Un objectif qui focalise efficacement la lumière forme des images claires et remplit bien son rôle assigné dans un télescope, un microscope ou une caméra. Cependant, si la lentille présente des défauts de construction, tels qu'une courbure inappropriée ou un matériau non parfaitement homogène, les images en souffriront proportionnellement.
Abération sphérique
La lumière frappant différentes zones de la surface sphérique de la lentille ne se rencontrera pas exactement au même endroit. Les rayons frappant la lentille la plus éloignée du centre focaliseront légèrement plus près de la lentille que les rayons frappant la lentille près de son centre. Ce défaut intrinsèque des lentilles sphériques, appelé aberration sphérique, donne une image floue. Le fait de bloquer le bord d'une lentille produit une meilleure mise au point. Dans de nombreux instruments, une combinaison habile de différentes lentilles élimine presque l'aberration sphérique.
Aberration chromatique
L'aberration chromatique résulte du fait qu'une lentille réfracte ou plie certaines couleurs de la lumière plus fortement que d'autres. Une lentille courbe les rayons de lumière violette plus fortement que le vert et le rouge subit encore moins de réfraction. En conséquence, l’objectif a tendance à séparer la lumière blanche en ses couleurs composantes, ce qui produit un halo coloré. L'Anglais John Dollond a résolu le problème en inventant le doublet achromatique, une combinaison de deux lentilles de matériaux verriers différents, dans lesquelles un type de verre corrigeait l'aberration chromatique de l'autre.
Aberration comatique
L'aberration comatique se produit lorsque des rayons lumineux d'une distance atteignent une lentille selon un angle plutôt que perpendiculairement au plan de son disque. Le résultat est une figure en forme de comète avec une queue. Un bon meulage de la lentille élimine ce problème. Le terme «aberration chromatique» vient du mot «coma», qui désigne la boule brillante qui entoure le noyau d'une comète.