در حال ویرایش ابیراهی

تغییر شکل در تصویر به دست آمده از هر [[عدسی]] یا آیینه. تمام عدسیها، آینه ها، [[منشور]]ها و به طور کلی تمام دستگاههای که از یک یا چند مورد از آنها استفاده می کنند ایده آل نبوده و دارای خطا یا ابیراهی می باشند.


== ابیراهی در عدسی ==

در سیستمهای [[نور]]ی هر انحرافی از تصویر کامل تحت عنوان ابیراهی مطرح می‌شود که این انحراف برای [[نور]] تکرنگ شامل ابیراهی کروی ، ابیراهی کما ، انحنای میدان ، اعوجاج و آستیگماتیسم می‌باشد. [[نور]] مرکب علاوه بر ابیراهیهای مذکور ابیراهی رنگی نیز خواهد داشت.

در سیستمهای نوری مرکزدار و عدسیها چنین فرض می‌شود که در تمام حالات از طرف جسم دسته باریکی اشعه که شعاع اصلی آن عمود بر سطح عدسی باشد، می‌تابد. همچنین ، جسم کوچک ، عمود بر محور اصلی و [[نور]] تابشی تک‌رنگ فرض می‌شود، ولی در عمل شرایط فوق موجود نیست، در نتیجه تصویری که توسط دستگاهی ، از یک جسم حاصل می‌شود، با تصویر نظری یکسان نمی‌باشد، یعنی در نتیجه عدم رعایت تقریب گاوس و بکار نبردن نور تک‌رنگ معایبی در تصویر حاصل می‌شود و هر انحرافی از تصویر کامل تحت عنوان ابیراهی مطرح می‌شود.

[[پرونده:Chromatic aberration-2.jpg|وسط]]

== ابیراهی رنگی ==
در [[تلسکوپ]] های شکستی نور وارد [[عدسی]] ها شده و می شکند ، با توجه به این که [[نور]] های مختلف در فاصله های مختلفی کانونی می شوند اشکالی به وجود می آید که به آن ابیراهی رنگی گویند. به این صورت که اگر در [[چشمی]] نگاه کنیم شاهد یک هاله آبی در اطراف جرم خواهید بود.

[[پرونده:Chromatic.jpg||وسط|قاب]]

برای رفع این مشکل عدسی های از دو بخش تشکیل می شوند که به چنین [[عدسی]] هایی [[عدسی]] های آکروماتیک می گویند .عدسی های آکروماتیک را از یک جز همگرا و با جنسی که نور سفید را کم تر [[تجزیه]] می کند و یک جز واگرا که به گونه ای است که تجزیه آن بیشتر از شکستش باشد می سازند.در عدسی حاصل از ترکیب این دو جز [[نور]] سفید به وسیله عدسی همگرا به هنگام عبور از عدسی واگرا خنثی می شود ولی شکست [[نور]] در عدسی همگرا تقریبا حفظ می شود (در واقع تجزیه نمی شود).

[[پرونده:5d00px-Chromatic aberration convex.svg.png|خطای رنگی حاصل کانونی نشدن همه پرتو نور در یک نقطه است که موجب به وجود آمدن هاله آبی رنگ اطراف جرام مورد نظر خواهد شد.|وسط|قاب]]

در علم نورشناسی که با علامت اختصاری CA نیز نشان داده می‌شود، عبارت است از عدم انطباق رنگ‌های نور شکست یافته در محل همگرایی (تصویر)، که باعث ایجاد تصویر غیر واضح می‌گردد. این حالت بخاطر ضریب شکست متفاوت رنگ‌ها در عدسی ایجاد می‌شود.
چون شعاع [[نور]] از [[عدسی]] بگذرد تنها شکسته نمی شود بلکه به رنگ های تشکیل دهنده اش نیز تجزیه می‌شود.این خاصیت بسیار نا مطلوبی برای [[عدسی]] به شمار می رود.هر شعاع [[نور]] سفید که از سمت چپ وارد عدسی می شود به رنگین کمان کوچکی از رنگ ها تجزیه  می‌شود.اصطلاح نور سفید به معنی نور معمولی است که از خورشید ستارگان و غیره ساطع می شود.این نور در واقع ترکیبی از رنگ های رنگین کمان است که خوب هم به هم امیخته اند.چون هر یک از رنگ هایی که در این نور سفید وجود دارد به زاویه ای می شکند که اندکی با زاویه رنگ های دیگر فرق دارد عدسی این رنگ ها را از هم جدا می سازد.

===انواع کج‌نمایی رنگی===
دو نوع کج‌نمایی رنگی طولی و عرضی وجود دارد.

کج‌نمایی رنگی طولی(محوری)، زمانی اتفاق می‌افتد که طول موج‌های مختلف نور در فاصله‌های مختلف نسبت به لنز، یعنی نقاط مختلف روی محور اپتیکی، متمرکز شده باشند. در نتیجه تصاویر قرمز و بنفش یک نقطه شی دور از محور، روی محور طولی از هم جدا می‌شوند.

کج‌نمایی رنگی عرضی، زمانی اتفاق می‌افتد که طول موج‌های مختلف نور در فاصله‌های مختلف روی صفحه کانونی متمرکز شده باشند. این دو نوع کج‌نمایی ویژگی‌های متفاوتی دارند و حتی همزمان هم می‌توانند اتفاق بیفتند.

===کاهش کج‌نمایی===
در ابتدایی ترین زمان استفاده از [[لنز]]، کج‌نمایی رنگی با افزایش طول کانونی لنز تا جای ممکن، کاهش داده می‌شد. کج‌نمایی رنگی می‌تواند بوسیله یک لنز بی‌رنگ کننده[پانویس ۲] کاهش پیدا کند که در این لنز مواد با پراکندگی‌های متفاوت کنار هم جمع شده‌اند تا یک لنز مرکب را تشکیل بدهند. ساده‌ترین نوع آن یک لنز دوتایی بی‌رنگ کننده‌ است که کج‌نمایی رنگی را در یک پهنای طول موجی مشخص کاهش می‌دهد، اگر چه تصحیح فوق العاده‌ای ایجاد نمی‌کند. با ترکیب کردن بیش از دو لنز با ترکیبات متفاوت درجه تصحیح کج‌نمایی می‌تواند افزایش پیدا کند. انواع زیادی از شیشه تا به حال برای کاهش کج‌نمایی رنگی تولید شده‌ است. این شیشه‌ها پراکندگی بسیار کمی دارند و معمولا از جنس فلوریت هستند. تولید این لنزهای بی‌رنگ کننده، یک گام مهم در توسعه میکروسکوپ‌ها و تلسکوپ‌های اپتیکی بوده‌ است.

جایگزین لنزهای دوتایی بی‌رنگ کننده، استفاده از عناصر اپتیکی شکننده نور[پانویس ۳] است. این عناصر اپتیکی شکنندهٔ نور، دقیقا همان ویژگی‌های پراکندگی شیشه را دارد.


===ابیراهی رنگی از چه چیزی ناشی می‌شود؟===
ضریب شکست همه محیطها با رنگ تغییر می‌کند. یک تک عدسی از یک شی نه تنها یک تصویر بلکه یک رشته تصویر ارائه می‌کند که هر کدام برای یک رنگ موجود در باریکه نور است. اثر منشورگونه عدسی که با نزدیک شدن به لبه‌ها افزایش می‌یابد چنان است که باعث پاشیدگی می‌شود و تمرکز نور بنفش را در نزدیکترین فاصله ‌از عدسی قرار می‌دهد.
===یک آزمایش برای مشاهده ‌ابیراهی رنگی===
یک عدسی ضخیم را بین منبع چشمه‌ای که نور چند فام تولید می‌کند و پرده قرار می‌دهیم. با دور و نزدیک کردن پرده به عدسی ، تصویر حقیقی چشمه روی پرده ‌ایجاد می‌شود. رنگ این تصویر از سرخ _ نارنجی به‌ آبی _ بنفش تغییر می‌کند و بهترین تصویر بین این دو حالت تشکیل می‌شود.

[[پرونده:ابیراهی رنگی.GIF|چپ|قاب]]
{{-}}
== ابیراهی تکفام ==


انحراف هر شعاع از مسیر تعیین شده (ابیراهی آن) بوسیله فرمول گاوس برحسب پنج حاصل‌جمع موسوم به جمعهای سیدل بیان می‌شود. اگر تصویر حاصل بدون عیب می‌بود، تمام این حاصل‌جمعها صفر می‌شد، اما هیچ دستگاه نوری نمی‌توان ساخت که در آن تمام این شرایط را یکجا داشته باشیم. صفر شدن هر یک از این جمله‌ها متناظر با نبودن ابیراهی معینی است. این ابیراهیها که برای هر رنگ و ضریب شکست خاصی وجود دارد، تحت عنوان ابیراهی نور تکفام مطرح می‌شوند.
{{-}}

== ابیراهی کروی ==
این نقیصه عدسی هایی است که سطح کروی دارند.اکثر عدسی های سطح کروی دارند و سطح های پیشین و پسین این عدسی های کروی شکل اند . این قبیل عدسی ها نمی توانند نور را به درستی کانونی کنند . شعاع های نوری که از نزدیکی لبه این عدسی های می گذرد بیش از شعاع های [[نور]]ی است که از مرکز عدسی شکسته می شوند و به این ترتیب یکی از دو شعاع نوری با دیگری اختلاف پیدا می‌کندو دراین صورت تصویر حاصله تار می‌گردد.
[[پرونده:3d71px-Spherical aberration 2.svg.png|چگونگی به وجود آمدن خطای کروی|وسط|قاب]]

این خطا کاملا با کنجنمایی رنگی متفاوت است. خطای کروی حتی وقتی که هیچ [[تجزیه]] [[نور]]ی هم صورت نگیرد ممکن است وجود داشته باشد. اگر سطوح [[عدسی]] به جای آن که کروی باشند [[سهمی]] وار ساخته شوند این خطا برطرف شده و شاهد خطای کروی نخواهید بود.انحنای یکی عدسی سهمی وار در لبه ها کمتر از مرکز آن است و اشعه موازی را در کانون مشخص واحدی جمع می‌کند.

[[پرونده:Sphab.jpg|نمونه ای از خطای کروی در دید یک ستاره|وسط|قاب]]

== ابیراهی کما ==
[[پرونده:Coma.gif|ابیراهی کمادر[[ تلسکوپ بازتابی]] (آیینه ای)|وسط|قاب]]
اگر نقطه [[نور]]انی خارج از محور اصلی [[عدسی]] باشد و یک دسته اشعه با زاویه بزرگ به عدسی فرستاده شود، اشعه خروجی پس از خروج از عدسی در روی صفحه‌ای عمود بر محور فرعی تصویر غیرقرینه‌ای بدست خواهد داد. این تصویر از نظر شکل و توزیع انرژی نامتقارن است، این ابیراهی تصویر را ابیراهی کما می‌نامند. در حقیقت ابیراهی کما همان ابیراهی کروی است که از قرار گرفتن نقطه نورانی در خارج از محور اصلی حاصل می‌شود. خود ابیراهی کما بر دو نوع کما مثبت و کما منفی تقسیم می‌شود.
[[پرونده:Lens-coma.png|ابیراهی کمادر[[ تلسکوپ شکستی]] |وسط|قاب]]

== ابیراهی آستیگماتیسم ==


این عیب تصویر موقعی روی می‌دهد که فاصله نقطه‌ای از جسم ، از محور آینه مقعر تا حدی زیاد باشد و اشعه‌های تابشی چه باهم موازی باشند و چه باهم موازی نباشند، با آینه زاویه φ می‌سازند. در مورد عدسی‌ها هم ابیراهی به همین شکل مطرح است، یعنی عدسی از نقطه دور از محور نمی‌تواند تصویر نقطه‌ای بدهد. در این صورت دچار ابیراهی آستیگماتیسم است و تصویر مبهم حاصل از آن آستیگماتیک نام دارد، زیرا خطوط شعاعی متفاوتی در کانون متفاوتی نسبت به خطوط عمودی متمرکز می‌شوند.

== انحنای میدان ==
هر سیتم اپتیکی از اشیا نقطه‌‌ای چه روی محور و چه خارج آن ، تصاویر نقطه‌‌ای تشکیل خواهد داد. تحت این شرایط تصاویر روی سطح خمیده تپزوال می‌افتند که سطوح مماسی و تیر روی هم می‌افتند. در چنین سیستمی‌ با وجودی که آ‌‌ستیگماتیسم تصحیح شده ‌است ولی سطح کانونی منحنی است. هرگاه پرده صاف در محل کانون قرار داده شود، مرکز [[میدان دید]] به صورت واضحی کانونی خواهد شد، اما لبه‌ها کاملا مبهم و تار خواهند بود.

اگر پرده کمی‌ جلوتر آورده شود، مرکز میدان و حاشیه‌های میدان تار خواهند بود و مابین آنها به صورتی واضح کانونی خواهد شد. از نظر ریاضی برای هر سیستم فیزیکی اپتیکی یک سطح پتزوال وجود دارد و اگر توان و ضریب شکست عدسی‌ها ثابت بماند، شکل سطح پتزوال را با تغییر دادن ضریب شکل عدسی‌ها و یا فواصل آنها نمی‌توان تغییر داد. 

دو ابیراهی آستیگماتیسم و انحنای میدان را باید در ترکیب با هم بررسی کرد چرا که تصحیح یکی موجب افزایش دیگری می شود . اگر در سیستمی ابیراهی  آستیگماتیسم را برطرف کنیم خطوط  T  و  S  بر هم منطبق می شوند ولی بدلیل انحنای میدان ، تصویر روی یک سطح انحناءدار تشکیل می شود .

[[پرونده:Curvture.jpg||وسط|قاب]]

[[پرونده:Curvture2.jpg|وسط|قاب]]


[[پرونده:Curvture3.jpg| اگر فرض کنیم بخواهیم از این سیستم در [[عکاسی]] استفاده کنیم سه حالت پیش می آید .
|وسط|قاب]]

[[پرونده:Curvture4.jpg||وسط|قاب]]

اگر صفحه فیلم را  در موقعیت  A  قرار بدهیم فقط در مرکز میدان دید تصویری واضح بدست می آید و در بقیه نواحی تصویر مات خواهد بود . اگر صفحه فیلم را  در موقعیت     B قرار بدهیم فقط در نواحی کناری واضح است و اگر  صفحه فیلم را  در موقعیت   C  قرار بدهیم فقط درنواحی میانی میدان واضح خواهد بود . برای اینکه در تمام میدان دید تصویر واضح باشد صفحات فیلم را روی یک سطح انحناء دار مطابق با انحناء میدان قرار می دهند .

به طور کلی اگر در سیستمی توان و ضریب شکست عدسیها ثابت بماند با تغییر انحناء عدسیها و فاصله بین شان و تغییر اندازه و مکان دهانه بند ها ، انحناء میدان ثابت ولی شکل خطوط  T  و  S  تغییر می کند . در شکل زیر سه حالت مختلف نمایش داده شده است .

== ابیراهی اعوجاج یا واپیچش نور ==


ابیراهی مربوط به اعوجاج یا واپیچش در مورد اجسام مربعی بوجود می‌آید، بطوریکه تصویر یک شی مربعی ، دیگر مربع نباشد، زیرا بزرگنمایی جانبی در تمام جهات یکنواخت نیست، ممکن است اضلاع به درون خمیده باشند که واپیچش بالشی ایجاد کنند، یا اضلاع به بیرون خمیده شوند و تولید واپیچش بشکه‌ای کنند.

== منابع ==
*کتاب نجوم به زبان ساده / مایر دگانی/ترجمه محمد رضا خواجه پور/ویرایش دوم 
*کتاب المپیاد نجوم و اختر فیزیک/محمد پیام بهرام پور/جلد اول
*[http://www.telescope-optics.net/curvature.htm انحنای میدان]
*[http://www.haftaseman.ir/webdb/article.asp?id=888 هفت آسمان]
*[http://www.hupaa.com/20000000000005018/%D8%A7%D8%A8%DB%8C%D8%B1%D8%A7%D9%87%DB%8C-%D8%B1%D9%86%DA%AF%DB%8C سایت هوپا]
[[رده:فیزیک]]