OB lensfouten

• Oog en Bril
• MBO
• Studiejaar 2

Waar breekt licht het meest in een lens?

1. In het centrum
2. Aan de rand
3. Net naast het centrum

Weet je nog?

- Lichtstraal door prisma breekt naar de basis.

- Midden glas geen primatische werking

- Hoe meer je naar de rand gaat, hoe groter de prismatische werking (dus meer verschuiving)

Lensfout 1: Sferische aberratie

Sferische aberratie

Lichtstraal breekt meer als hij verder uit het centrum invalt. 

--> deviatie neemt onevenredig toe. 

Gevolg =  Lichtstralen zullen niet allemaal naar hetzelfde punt op de hoofdas convergeren. 

= Openingsfout

Sferische aberratie - 

negatieve lens

Lichtstraal breekt meer als hij verder uit het centrum invalt. 

--> deviatie neemt onevenredig toe. 

Gevolg =  Lichtstralen zullen niet allemaal vanuit hetzelfde punt divergeren. 

Openingsfout

- Fout komt alleen voor als er een brede lichtbundel op de lens valt. 

- Hebben voor de optiek weinig betekenis, aangezien de pupil als diafragma fungeert waardoor de randen van brede bundels worden tegengehouden.  

Openingsfouten bij lenzen.
Hebben we daar in de optiek last van?

1. Ja
2. Nee

Oorzaken sferische aberratie

1. Tophoek prisma wordt naar de rand groter waardoor prismatische werking toeneemt. 

2. Stand prisma's ongunstig. 

Hoe verder uit het centrum, 

des te schuiner zal de lichtstraal 

door het bissectricevlak gaan.

Homocentrische convergerende lichtbundel

= Lichtbundel waarvan alle lichtstralen naar 1 punt convergeren. 

Homocentrische divergerende lichtbundel

= Lichtbundel waarbij vanuit 1 punt het licht divergeert.

Gevolg sferische aberratie

- Geen scherpe afbeelding (heldere lichtvlek met lichtzwak verstrooiingsschijfje). 

- Scherpste afbeelding op de plek waar de lichtstralen samen komen die het dichts bij de optische as liggen. 

Sferische aberratie verminderen

1. Grensvlak 1 en grensvlak 2 een andere kromming geven.

2. Grensvlak asferisch maken.

Sferische aberratie verminderen

1. Grensvlak 1 en grensvlak 2 een andere kromming geven --> 

hierdoor gaan de lichtstralen meer richting loodrecht door het bissectrisevlak.

Dioptrie sterkte van F1 en F2 gelijk  

aan de verhouding 6:1. 

Verhouding 6:1

Voorbeeld

Een glas heeft een sterkte van S + 5,00. Om de sferische aberratie te beperken moet de verhouding tussen F1 en F2 6 : 1 zijn. Je krijgt dan de volgende sterkte:

F1= + 6 dpt.

F2= – 1 dpt.

Let op:

Evenwijdige voorwerpsbundels kunnen nooit volledig omgezet worden in een homocentrisch convergerende beeldbundel. 

Homocentrisch convergerende 

voorwerpsbundel, kan d.m.v.  

concaaf-convex lens omgezet worden

in homocentrisch convergerende beeldbundel. 

Aplanaat

Zo noem je een lens die zorgt voor een foutloze afbeelding.

Sferische aberratie verminderen

1. Grensvlak 1 en grensvlak 2 een andere kromming geven.

2. Grensvlak asferisch maken.

Grensvlak asferisch maken

- Minimaal 1 grensvlak asferisch maken.

- Grensvlak heeft hierdoor niet op elke plek dezelfde kromming.

- Kromtestraal wordt naar de rand toe steeds langer (kromming neemt af).

Wat is een homocentrische convergerende lichtbundel?

1. Licht convergeert niet allemaal naar hetzelfde punt.
2. Licht divergeert niet allemaal vanuit hetzelfde punt.
3. Licht convergeert allemaal naar hetzelfde punt
4. Licht divergeert allemaal vanuit hetzelfde punt.

Lensfout 2: Coma 

= sferische aberratie van scheef invallende lichtbundels

 Coma 

- Scheef invallende lichtbundel waarbij hele diameter lens wordt gebruikt. Gevolg = breking onregelmatig.

- Grote afwijking t.o.v. loodrecht door het door het bissectricevlak gaan waardoor de breking veel meer wordt dan de minimumdeviatie

Coma 

In deze situatie:

- Onderin hele ongunstige stand t.o.v. bissectricevlak waardoor daar veel breking.

Coma 

Gevolg = Geen puntvormige afbeelding. Wel een vrij scherp begrensde lichtvlek met een lichtzwakke pluim. Verstrooiingsfiguur lijkt op een 'komeet'. Vandaar de lensfoutnaam coma. 

Coma 

Coma wordt ook wel sferische aberratie van scheef invallende bundels genoemd.  Het is ook een opeiningsfout.

Openingsfout

- Fout komt alleen voor als er een brede lichtbundel op de lens valt. 

- Hebben voor de optiek weinig betekenis, aangezien de pupil als diafragma fungeert waardoor de randen van brede bundels worden tegengehouden.  

Coma 

Dus zelfde oplossingen als sferische aberratie:

1. Het aanpassen van de voor en achtercurve van het glas 6: 1

2. Asferische uitvoeringen.

3. Een diafragma plaatsen voor of achter de lens.

Sferische aberratie & Coma 

Treden het sterkst op bij:

• sterke lenzen.

• grote diameters van de lens.

Bij een grote diameter van de lens heeft de beeldbundel een grote openingshoek waardoor deze fouten ook wel openingsfouten worden genoemd. Sferische aberratie als coma hebben geen beteken bij brillenglazen door de pupil. 

Hoe noem je deze lensfout?

1. Sferische aberratie
2. Chromatische aberratie
3. Coma

Hoe noem je deze lensfout?

1. Sferische aberratie
2. Chromatische aberratie
3. Coma

Alle lichtstralen gaan naar 1 punt. Hoe noem je dit?

1. Homocentrische convergerende lichtbundel
2. Homocentrische divergerende lichtbundel

Lensfout 3: 

Chromatische aberratie

Weet je dit nog?

Chromatische aberratie

Welke kleur breekt het minst?

1. Rood
2. Groen
3. Geel
4. blauw/violet

Welke kleur breekt het meest?

1. Rood
2. Groen
3. Geel
4. blauw/violet

phet.colorado.edu

Chromatische aberratie

Fout treedt bij elke lens op door:

- elke kleur heeft eigen golflengte en breekt dus anders door het glas. Er ontstaat kleurschifting.

Chromatische aberratie

Rood breekt het minst.

Blauw breekt het meest. 

Andere kleuren zitten ertussen. 

Chromatische aberratie

Wat ervaar je?

Dit hangt af van de plaats waar het scherm zich bevindt.

Op F’c zie je een klein wit lichtvlekje met daaromheen een smal blauw tot violet randje.  Op de plaats waar de meeste kleuren elkaar overlappen, zie je de kleur wit, alleen aan de uiterste rand overlappen de kleuren elkaar niet. Vandaar dat het midden wit wordt gezien en de rand blauw.

Chromatische aberratie

Chromatische aberratie

Wat ervaar je?

Op de plaats van F’F zie je een witte lichtvlek met een rood tot geel kleurrandje. Door de chromatische aberratie zie je dus geen puntvormige afbeelding maar een wit verstrooiingscirkel met een gekleurde rand.

Koppeling praktijk

Refractie - Rood–groen proef maakt gebruik van het optisch verschijnsel chromatische aberratie/ kleurschifting. 

chromatische aberratie Verminderen

- Kies lagere brekingsindex

- Achromaat

Lagere brekingsindex

Bij een lens met een lage brekingsindex liggen de punten F’c en F’F dichter bij elkaar dan bij een lens een hoge brekingsindex. Het kleurschiftend vermogen wordt groter naarmate de brekingsindex hoger wordt. 

--> kies lagere brekingsindex

Achromaat

= 2 prisma’s die tegen elkaar zijn gekit  met beide verschillende brekingsindex (kroonglas & flintglas). Voordeel = licht breekt maar ze heffen elkaars kleurschifting op. Door verschillende brekingsindexen blijft er nog wel een correctie over. 

Achromaat = niet-kleurschiftende lens.

Welke lensfout is een openingsfout?

1. Sferische aberratie + chromatische aberratie
2. Sferische aberratie + coma
3. coma + chromatische aberratie
4. Sferische aberratie

Een lens dat zorgt voor een foutloze afbeelding noem je:

1. Homocentrische lichtbundel
2. Aplanaat
3. Achromaat

Wat helpt niet om coma/sferische aberratie te verminderen?

1. Grensvlak asferisch maken
2. Achromaat
3. Diafragma plaatsen
4. Aanpassen voor en achtercurve van het glas 6: 1

Wat helpt niet om chromatische aberratie te verminderen?

1. Lagere brekingsindex
2. Achromaat
3. Asferisch

Hoe noem je deze lensfout?

1. Sferische aberratie
2. Chromatische aberratie
3. Coma