Quang sai là gì?

Trong rất nhiều tài liệu về kính thiên văn , đặc biệt là đối với kính thiên văn Khúc xạ người ta hay đề cập tới thuật ngữ “Quang Sai ” vậy quang sai là gì ? và nó quan trọng như thế nào với kính thiên văn.

Quang sai (Optical aberration) : Là hiện tượng sai lệch của ảnh thu được qua dụng cụ quang học .

Quang sai có 2 dạng phổ biến là Sắc sai và Cầu sai

Hiện tượng sắc sai là hiện tượng ánh sáng trắng sau khi đi qua thấu kính ánh sáng bị sai lệch biến thành 1 chùm sáng với phân bố từ đỏ đến tím . Nguyên nhân là do ánh sáng trắng ( là tập hợp của 7 màu cơ bản : Đỏ , da cam , vàng , lục , lam , chàm , tím ) các tia sáng này có bước sóng khác nhau và khi khúc xạ qua lăng kính hoặc thấu kính chúng sẽ có các sai lệch khác nhau

Hiện tượng này gây ra làm cho hình ảnh thu được có viền mờ có màu biến thiên từ đỏ đến tím , thực ra nó xảy ra trên toàn bộ ảnh thu được nhưng ta có thể thấy rõ nhất tại mép ảnh

Hình 2 : Hiện tượng sắc sai qua thấu kính

Hiện tượng cầu sai : Là hiện tượng hội tụ ánh sáng không chính xác

Hình 3 : Hiện tượng cầu sai của thấu kính chuẩn và không chuẩn

Trên mỗi thấu kính hình cầu đều có 1 điểm tương hội tụ đúng. Nhưng nó không gây ra hiện tượng cầu sai. Mức độ cầu sai sẽ phụ thuộc vào chiết suất của loại kính, và gia công được cấu tạo thành.

Và điều không hoàn hảo trong kính thiên văn và các dụng cụ khác là, khi thu ngắn tiêu cự lại thì bán kính cong của thấu kính sẽ càng nhỏ. Vì thế sẽ gây nhiều sai số và hiện tượng cầu sai tăng vì vậy chúng ta không nên mua hay cố chế tạo những chiếc kính thiên văn có tiêu cự nhỏ hơn 700 mm
Cách khắc phục và hạn chế Quang sai :
Đối với hiện tượng sắc sai :
1 – Chế tạo hoặc lựa chọn thấu kính có tiêu cự càng dài càng tốt

2- Sử dụng thấu kính ghép và một hệ thấu kính như vậy gọi là hệ tiêu sắc.

Hệ thường thấy như trên 1 thấu kính hội tụ ghép sát với một thấu kính phân kì có chiết xuất khác nhau.

Như ta biết khi qua thấu kính phân kì thì các tia sáng bị bẻ ra phía ngoài quang trục thay vì bẻ vào trong như kính hội tụ và cũng là Góc khúc xạ của tia có bước sóng càng ngắn như tia tím sẽ lớn hơn các tia có bước sóng dài như tia đỏ.

Tính toán bù trừ nhau sao cho các tia cùng hội tụ tại một điểm=> Ta có hệ tiêu sắc.

Đối với hiện tượng cầu sai :
– Ghép các thấu kính với nhau để giảm cầu sai

Hoặc các bạn có thể làm theo cách sau để giảm cầu sai
Ghép 1 thấu kính Convex (thấu kính hội tụ) và 1 thấu kính Concave (thấu kính phân kì) có chiết suất khác nhau lại với nhau và sẽ cho ra một thấu kính aspherical khử được cầu sai.

Theo hình trên này thì ánh sáng sẽ hội tụ đúng tiêu điểm. Nhưng nếu bạn dặt ngược lại, cho ánh sáng đi vào mặt phẳng và ra ở mặt lồi sẽ bị hiện tượng cầu sai. Nên khi làm KTV khúc xạ thì bạn nhớ đặt mặt lồi ra ngoài nhé.

Nguồn: kinhthienvan.com