ابیراهی‌ها

ما به طور روزمره با عدسی‌ها و آینه‌ها سروکار داریم. عدسی‌ها و دیگر قطعات اپتیکی به عنوان ذره‌بین، یا به عنوان بخشی از دستگاه‌ها مثل دوربین عکاسی ، دوربین موبایل، دوربین فیلمبرداری، پروژکتور و دیگر دستگاه‌های اپتیکی بکار می‌روند. عدسی چشم انسان نیز که در زندگی ما نقش کلیدی دارد به همراه دیگر بخش‌های چشم اهمیت ویژه‌ای دارد. قطعات اپتیکی و دستگاه‌های اپتیکی، محدودیت‌ها و مشکلاتی در عملکردشان دارند که به آن‌ها ابیراهی می‌گویند. هرچند ابیراهی‌ها در اغلب سیستم‌های اپتیکی متناسب با آن مطرح هستند ولی در توضیحات زیر سیستم اپتیکی تصویرساز، مثل دوربین عکاسی یا چشم و این قبیل دستگاه‌ها بحث شده است. ابیراهی‌ها ممکن است به خاطر وابستگی ضریب شکست به طول موج نور باشد که به آن ابیراهی رنگی گفته می‌شود و یا ممکن است به خاطر شکل هندسی کروی قطعه باشد که  آن را ابیراهی کروی می‌نامند و یا مشکلات دیگری که به نحوی در تصویرسازی یک نقطه اثر می‌گذارد. وقتی که تصویری از یک جسم می‌سازیم در واقع هر نقطه از جسم را به نقطه‌ای از تصویر می‌رسانیم. اگر هرگونه مشکل در این تناظر ایجاد شود و یا اگر تصویر نقطه، به جای نقطه متناظر، محو شود و وضوح نداشته باشد و یا به شکل دیگری ایجاد شود، تصویر نهایی را تحت تاثیر قرار می‌دهد و از کیفیت آن می‌کاهد.

البته اگر یک عدسی کاملا بدون عیب باشد و تمامی ابیراهی‌ها تصحیح شده باشد، باز هم نباید انتظار داشت که تصویر دقیقی بدست آید چون پراش واقعیتی است که از آن نمی‌توان فرار کرد. پراش یک محدودیت فیزیکی است که به واسطه آن تصویر یک نقطه از یک عدسی با هاله‌ای دور آن همراه است و دقیقا یک نقطه نیست. هرچه قطر عدسی بزرگ‌تر باشد این لکه پراش ریزتر می‌شود و به نقطه نزدیک‌تر می‌شود. اگر سیستمی ابیراهی نداشته باشد و فقط به خاطر پراش وضوح تصویر کاهش یابد به چنین سیستمی، سیستم محدود شده به پراش می‌گویند (Diffraction limited). برای غلبه بر ابیراهی‌ها و یا کاهش اثر آن‌ها در سیستم‌های اپتیکی شاید ساده‌ترین راه، کاهش قطر عدسی یا قطعه اپتیکی باشد، چون ابیراهی‌ها با دور شدن از محور، خود را بیشتر نشان می‌دهند. این نوع حل مشکل را در دوربین‌های موبایل و دوربین‌های ساده خانگی که عدسی کوچکی دارند شاهد هستیم. البته با کاهش قطر عدسی به مزیت دیگری نیز می‌رسیم و آن اینکه سیستم از فوکوس کردن و یا تنظیم فاصله خلاص می‌شود و تقریبا برای هر فاصله‌ای، سیستم تصویر واضحی ایجاد می‌کند. ولی همانطور که گفته شد این تمام مسئله نیست و حل مشکل تصویر به این سادگی نیست چون با کاهش قطر عدسی این مزیت‌ها بدست می‌آید ولی اثر پراش بیشتر و کیفیت تصویر کاهش می‌یابد که البته ممکن است در عکسی که با یک دوربین موبایل گرفته می‌شود، چندان مهم نباشد. اگر این کیفیت مهم بود یا خواستیم تلسکوپ بسازیم مجبور به انتخاب عدسی با دهانه بزرگتر هستیم و آنجا ابیراهی‌ها اجتناب‌ناپذیر هستند. برای حل مشکل باید سیستم اپتیکی طراحی شود و بر این اساس با استفاده دقیق و حسابشده از تعدادی عدسی مختلف با جنس‌های متفاوت، می‌توان ابیراهی را با وجود افزایش قطر دهانه، به حداقل رساند. منشا اول محدودیت‌های فیزیکی به علت پراش است. این محدودیت همواره با عدسی همراه است و هر چه قطر عدسی کوچکتر باشد، شدیدتر شده و بیشتر خود را نشان می‌دهد و تصویر یک نقطه را به صورت یک نقطه گسترده و با حلقه‌هایی به دور آن ایجاد می‌کند. هرچه قطر عدسی بزرگتر بوده و عدسی بزرگتری داشته باشیم این حلقه‌ها کوچکتر و فشرده‌تر خواهند بود. ابیراهی‌ها انواع مختلفی دارند که بسته به شرایط ممکن است با آن ها مواجه شویم از جمله ابیراهی کروی، ابیراهی رنگی، ابیراهی کما، آستیگماتیسم، پیچشی و …

ارتباط با بخش

از متخصص نور بپرس

در این بخش می توانید سؤالات خود را در رابطه با نور و لیزر بپرسید تا متخصصین به آن‌ها پاسخ دهند

لینک ارتباط مستقیم با