Abberations géométriques d'une lentille
Les principales aberrations géométriques sont l'astigmatisme (image non
ponctuelle d'un point) et l'aberration de sphéricité des faisceaux pour
un point situé hors de l'axe (coma).
Pour la mise en évidence des aberrations géométriques, il faut
travailler en lumière monochromatique pour éliminer les aberrations
chromatiques.
Astigmatisme pour un point sur l'axe :
L'image d'un point à l'infini sur l'axe est un segment de l'axe optique !
Aberration de sphéricité pour un point hors de l'axe :
L'image d'un point à l'infini situé hors de l'axe du système a la forme
d'une comète d'ou le nom d'aberration de coma. Cette forme résulte du
fait que pour les rayons hors du plan, on reste pratiquement dans les
conditions de Gauss alors que pour ceux contenus au voisinage du plan,
on peut s'en écarter notablement.
Correction
des aberrations :
Avec une lentille unique, la seule méthode consiste à
diaphragmer le faisceau pour se placer dans les conditions de Gauss. Le
calcul ou l'expérience montrent qu'il faut, pour minimiser les
aberrations géométriques, orienter une lentille convergente avec sa
face la plus bombée dirigée vers le point source ou image le
plus éloigné de la lentille.
La meilleure méthode consiste à associer des lentilles
convergentes et divergentes. En utilisant des verres de natures
différentes, ces associations permettent également de corriger les
aberrations chromatiques.
Un objectif photographique monofocale de qualité comporte
au minimum quatre lentilles. Les zooms peuvent
contenir une douzaine de lentilles.
L'applet :
Dans l'applet, on trace rigoureusement les rayons
(utilisation des lois de Descartes) pour diverses positions d'un point
source situé à l'infini et ce pour les deux orientations de la lentille
dans le faisceau.
On peut modifier l'angle des rayons incidents avec l'axe optique (angle
alpha) en faisant glisser le point jaune
avec la souris. La zone des déplacements a été volontairement limitée.
Vérifier que pour les incidences faibles, la lentille est stigmatique
mais que les rayons marginaux sont plus déviés que les rayons centraux.
Observer aussi l'aspect de la section de la surface caustique
par le plan de figure (placer la source en dehors de l'axe optique).
En glissant le curseur vert
avec la souris, il est possible de modifier l'ouverture du diaphragme
et d'évaluer son rôle sur le stigmatisme de la lentille.