Sapma, mercekler ve kavisli aynalar gibi optik sistemlerde, ışık ışınlarının merceklerden sapması, nesnelerin görüntülerinin bulanıklaşmasına neden olur. İdeal bir sistemde, nesnenin her noktası görüntü üzerinde sıfır boyutuna odaklanacaktır. Bununla birlikte, pratik olarak, her bir görüntü noktası sonlu boyutta ve simetrik olmayan bir hacim kaplar ve tüm görüntünün bulanıklaşmasına neden olur. Sapmaları olmayan görüntüler veren bir düzlem aynasından farklı olarak, bir lens kusurlu bir görüntü üreticisidir ve sadece merkezinden optik eksene paralel geçen ışınlar için idealdir (merkezden, mercek yüzeylerine dik bir çizgi). Küresel yüzeylere sahip bir mercekte nesne-görüntü ilişkileri için geliştirilen denklemler sadece yaklaşıktır ve sadece paraksiyal ışınlarla ilgilidir - yani optik eksenle sadece küçük açılar yapan ışınlar. Sadece tek bir dalga boyunun ışığı mevcut olduğunda, küresel sapma, koma, astigmatizma, alan eğriliği ve bozulma adı verilen beş sapma vardır. Lenslerde (aynalarda değil) bulunan altıncı sapma - yani, renk sapması - ışık tek renkli olmadığında (bir dalga boyunda değil) ortaya çıkar.
optik: Lens sapmaları
Bir mercek mükemmelse ve nesne tek renkli ışığın tek bir noktasıysa, yukarıda belirtildiği gibi, ışık dalgası
Küresel sapmada, küresel yüzeylere sahip bir merceğin optik ekseni üzerindeki bir noktadan gelen ışık ışınlarının hepsi aynı görüntü noktasında buluşmaz. Merceğin merkezinden yakınına geçen ışınlar, kenarının yakınındaki dairesel bir bölgeden geçen ışınlardan daha uzağa odaklanır. Merceği buluşturan eksenel bir nesne noktasından gelen her ışın konisi için, bir görüntü noktası oluşturmak üzere yakınsama yapan bir ışın konisi vardır; koni, dairesel bölgenin çapına göre farklı uzunluktadır. Bir koni ile kesişecek şekilde optik eksene dik açılarda bir düzlem yapılırsa, ışınlar dairesel bir kesit oluşturur. Enine kesit alanı, en az karışıklık dairesi olarak bilinen en küçük boyut olan optik eksen boyunca mesafeye göre değişir. Küresel sapmalardan en özgür olan görüntü bu mesafede bulunur.
Bir nokta görüntüsü kuyruklu yıldız şekline bulanıklaştırıldığı için denilen koma, eksen dışı bir nesne noktasından gelen ışınlar merceğin farklı bölgeleri tarafından görüntülendiğinde üretilir. Küresel sapmada, optik eksene dik açılarda bir düzleme düşen eksen üzerinde bir nesne noktasının görüntüleri dairesel olarak, değişen boyutta ve ortak bir merkez etrafında üst üste bindirilir; komada, eksen dışı bir nesne noktasının görüntüleri daireseldir, değişen büyüklüktedir, fakat birbirlerine göre yer değiştirirler. İlişikteki diyagram, biri merkezi ışın konisinden diğeri de janttan geçen bir koniden kaynaklanan iki görüntünün abartılı bir durumunu göstermektedir. Komayı azaltmanın genel yolu, ışınların dış konilerini ortadan kaldırmak için bir diyafram kullanmaktır.
Astigmatizm, küresel sapma ve komadan farklı olarak, bir merceğin tek bir bölgesinin eksen dışı bir noktanın görüntüsünü tek bir noktaya odaklamamasından kaynaklanır. Üç boyutlu şematikte gösterildiği gibi, optik eksenden geçen birbirine dik açılardaki iki düzlem meridyen düzlemi ve sagital düzlemdir, meridyen düzlemi eksen dışı nesne noktasını içeren düzlemdir. Meridyen düzleminde olmayan, çarpık ışınlar olarak adlandırılan ışınlar, mercekten düzlemde yatanlardan daha uzağa odaklanır. Her iki durumda da ışınlar bir noktaya odaklanmaz, birbirine dik çizgiler olarak buluşur. Bu iki konum arasında ara görüntüler eliptik şekildedir.
Alan eğriliği ve çarpılma, görüntü noktalarının birbirine göre konumlarını ifade eder. Bir lens tasarımında önceki üç sapma düzeltilebilse de, bu iki sapma kalabilir. Alanın eğriliğinde, optik eksene dik düzlemsel bir nesnenin görüntüsü Petzval yüzeyi (Macar bir matematikçi olan József Petzval'dan sonra) olarak adlandırılan paraboloidal bir yüzey üzerinde olacaktır. Fotoğrafta, genişleyen kağıt veya projeksiyon perdesi düz bir yüzey üzerinde olduğunda film düzlemine ve projeksiyona uyması için düz görüntü alanları istenir. Bozulma, bir görüntünün deformasyonunu ifade eder. Her ikisi de bir mercekte bulunabilen iki tür bozulma vardır: büyütmenin eksenden uzaklıkla azaldığı namlu bozulması ve eksenin uzaklığa göre büyütmenin arttığı iğnedenlik distorsiyonu.
Son sapma, renk sapması, bir merceğin tüm renkleri aynı düzlemde odaklamamasıdır. Kırılma indisi en azından spektrumun kırmızı ucunda olduğundan, havadaki bir merceğin odak uzunluğu kırmızı ve yeşil için mavi ve menekşe renginden daha büyük olacaktır. Büyütme, optik eksen boyunca farklı olan ve ona dik olan renk sapmasından etkilenir. Birincisine boyuna renk sapması, ikincisine ise yan renk sapması denir.
