Le aberrazioni

Influiscono sull’ottica e peggiorano la riproduzione dell’immagine. È bene quindi sapere a cosa bisogna fare attenzione…

Tutti i sistemi ottici presentano aberrazioni di immagine. Non ne sono esenti né quelli naturali, come i nostri occhi, né quelli artificiali, come binocoli e telescopi. Si tratta principalmente di deviazioni del colore, distorsioni, curvature di campo dovute all’aberrazione sferica e all’astigmatismo. Più un fascio di luce è lontano dall’asse ottico, maggiori possono le aberrazioni d’immagine. Per quanto riguarda i binocoli, quelle più importanti sono le aberrazioni cromatiche e le sfocature ai margini.

Molti binocoli, soprattutto quelli economici, presentano frange di colore, evidenti soprattutto negli oggetti illuminati dal Sole, oppure quando di guarda un lampione acceso. In questi casi chi osserva nota un alone blu attorno all’oggetto. L’aberrazione cromatica è un errore d'immagine che si verifica nelle ottiche con uno o più componenti su cui avviene una rifrazione, ovvero una deviazione del fascio di luce. La luce blu viene rifratta in modo più intenso rispetto per esempio alla luce rossa. Questo significa che diverse lunghezze d’onda mostrano diverse lunghezze focali. L’indice di rifrazione della luce blu è maggiore rispetto a quello della luce rossa.

La differenza tra rosso e blu

Quando la luce passa attraverso una lente convergente, viene rifratta verso l’asse ottico. A causa delle differenti lunghezze d’onda, la luce blu viene deviata di più rispetto alla luce rossa: questo genera una aberrazione cromatica assiale e frange di colore nell’immagine osservata. I binocoli moderni usano sistemi a due lenti in grado di far coincidere la luce rossa e la luce blu, sfruttando l’indice di rifrazione e diversi tipi di lente.

In questo modo le frange di colore più grandi svaniscono e rimane solo una aberrazione cromatica residua, detta anche spettro secondario.

Dal punto di vista pratico, si può dire che la luce blu è come spostata rispetto alla luce rossa, generando così un’immagine sfocata. Ma non solo, perché anche il colore viene anche ingrandito in modo diverso. In pratica, questo significa che per ogni colore viene prodotta un’immagine di dimensioni diverse. Da qui hanno origine le frange di colore.

Binocoli con aberrazioni cromatiche ridotte

Per ridurre le aberrazioni cromatiche, i binocoli vengono dotati di un obiettivo a due lenti, ognuna con un effetto specifico: una lente convergente con bassa dispersione e una divergente con dispersione maggiore, tra loro cementate. In questo modo i colori blu e rosso vengono ricomposti, e quindi il binocolo viene definito come corretto per questi due colori.

Questo tipo di ottica è detta acromatica. Consiglio pratico: l’aberrazione cromatica di un’ottica si manifesta durante l’osservazione con un alone di colore visibile fuori dai margini dell’oggetto osservato.

Troppo spesso nei binocoli si nota una sfocatura d’immagine che aumenta verso i margini. In base al binocolo, questa sfocatura può essere da appena percettibile a molto forte. La ragione di questo fenomeno è da ricercarsi nella forma sferica della lente: i raggi si rifletteranno sull’asse ottico con angoli di incidenza diversi in base alla zona della lente che colpiscono, e quindi andranno a fuoco in punti diversi. Più la zona della lente colpita dalla luce è marginale, maggiore sarà l’angolo di incidenza sull’asse ottico.

In un’osservazione reale le sfocature ai margini non saranno così estreme come in questa foto. Tuttavia, l'effetto è lo stesso.

I fasci di luce avranno quindi lunghezze focali diverse. Questo errore, detto anche aberrazione sferica, può essere ridotto usando lenti asferiche, ma anche combinazioni di lenti.

In una lente dalla superficie curva un fascio di luce che cade lontano dall'asse ottico viene rifratto di più rispetto a un raggio che cade vicino all'asse. A seconda dell'altezza di incidenza, si avranno punti focali diversi. Le combinazioni di lenti convesse e concave permettono in genere una buona correzione dell'errore. L'aberrazione sferica può causare immagini poco nitide.