球面透镜都存在球面像差-光学仪器制造常识

球面透镜都存在球面像差-光学仪器制造常识

眼睛在弱光下的最奇怪的特点之一可从某些现象中看出。眼睛是根据其视网膜上影像的清晰度来确定焦点的。随着在弱光下瞳孔的散大，影像便变得模糊；同时随着锥细胞向杆细胞转移而视网膜解析影像的能力降低，眼睛调节焦点的能力也就变小。在极暗的光线下，眼睛实际上停止了调节焦点。它变成了一个只有固定焦点的廉价照相机。
    因此，从眼睛的功能来看，在强光下它是一种装置，在弱光下它变成另外一种装置。在弱光下，它运用一切手段，甚至牺牲一定程度的成像能力来保证灵敏度，因而基本变成了一个能感受光线而不能分辨影像的器械。在强光下，那就完全不同了。由于瞳孔缩小，杆细胞转到锥细胞，再加上其他以后还将加以叙述的措施，眼睛牺牲感光度以求最大限度地分辨影像。

每一种眼睛，例如脊椎动物的晶状体，都体现了优点和缺点的妥善的调合。针孔眼把远近不同距离的物像都能定在焦点上，而为了形成很清楚的影像，它必须应用一个只能通过很少光线的小孔。复眼在几毫米的距离内工作得很好，然而它对影像的解析能力却是相当差的。脊椎动物的眼睛是一种对距离的适应性强，高敏锐度的器械，但在极近的距离内却显得无用。昆虫的眼睛则能在近距离内把细微处都解析得很好。脊椎动物的眼睛的一些特点同样也是照相机所具有的。这两种器械，都是通过透镜来投射影像，也都面临着一系列的特殊问题。所有简单透镜的投影均存在一个严重的缺陷，即所谓像差。    所有球面透镜都存在球面像差。透镜的边缘部分透射光线时比中心部分透射光线所形成的焦距要短一些。因此，空间中一个点的影像显出来的不是一个点而是一个小的“模糊圈。’一架照相机的价值主要取决于它改进透镜而使像羞得到校正的程度。    对于球面像差，在人眼中得到了非常出色的校正，甚至往往是校正得稍微过头了一点。校正采取下列两种办法。作为眼睛的主要折射面的角膜，边缘上的曲率要比中心处更平缓一些。这样部分地补偿了球面在边缘上折射过强的倾向。更重要的是，晶状体的中心处要比外周更致密一些，因而中心处的折射率也就更高一些。    但是，透镜的另外一个主要缺点在人眼中几乎没有得到校正，这就是色像差，或颜色误差。所有由单一材料组成的单一透镜对于较短波长光线的折射要比对较长波长光线的折射更强一些，因此对蓝光的焦距要比对红光的更短一些．其结果自然是：白光的一个点的影像并非一个白点，而是形成一个边缘带有颜色的模糊圈。这种现象严重地破坏了影像，所以就是廉价的照相机对于色像差也不得不进行校正。