凸透镜是否会使不同波长的平行光线会聚到不同点？

我开始研究相机和镜头。通过阅读说明并在凸透镜上观看视频，我了解到它们使平行光线会聚到一个称为焦点的点上。

现在，根据斯涅尔定律，不同波长（例如不同颜色）的光会以不同的角度折射。因此在我看来，不同的颜色具有不同的焦点。

凸透镜是否会使不同波长的平行光线会聚到不同点？

是。不同波长的光的分离称为色散。不同波长的光以不同的角度折射，因为透明介质的折射率与频率有关。我们经常将不同的材料描述为具有“一个”折射率的材料，例如冠状玻璃，火石玻璃，钻石，水等，但是奇异的折射率仅代表单个波长下的折射率。例如，在维基百科的折射率列表中，许多材料的折射率指定为589.29 nm的波长。

^{各种玻璃的折射率与波长的关系图。材料的色散大致是穿过特定材料阴影区域（光学波长）边界处的折射率的直线斜率。通过DrBob，来自维基共享资源。CC BY-SA 3.0}

特定折射介质中分散量的一种量化称为该材料的阿贝数。大致上，阿贝数是材料在特定黄色波长下的折射率与特定蓝色和红色波长下的折射率之差的比率。阿贝数越高，材料表现出的分散越少。

色散是导致镜头纵向色差的原因（另请参阅什么是色差？），从而使不同波长的光聚焦在不同的焦距上。

^{图示范纵向色差，由DrBob从维基共享资源。CC BY-SA 3.0}

通过将两块（或更多块）具有不同阿贝数的玻璃结合在一起可以纠正此问题。例如，消色差双合透镜使用冠状玻璃凸元件和火石玻璃凹元件来减小光学波长的焦距变化。

^{来自Wikimedia Commons的DrBob的消色差双峰校正色差。CC BY-SA 3.0}

存在其他校正元素，例如复消色差和超消色差。

来自遥远物体（如恒星）的光以平行光线的形式到达透镜。当它们横穿镜片时，它们被迫改变方向。他们向内弯曲，我们称这种折射为拉丁语为向后弯曲。我们可以画出这些光线的痕迹。他们描绘出圆锥形状。我们发现，紫罗兰色光锥的顶点靠近透镜，然后形成绿色，黄色，橙色，红色等，换句话说，图像形成在下游，但是每种颜色的距离不同。最糟糕的是，红色的投影距离最大，比蓝色的图像大。我们一次只能专注一种颜色。因此其他颜色不清晰。我们称这种色差（色差）。

我刚刚描述的被称为纵向色差。我们可以通过将两个透镜夹在中间来构造透镜，每个透镜具有相反的色差。我们使用消色差双合透镜（英语中没有颜色错误）。强凸透镜（正光焦度）和弱凹透镜（凹光）。另外，所使用的玻璃各不相同。这样的布置将红色和紫色顶点合并在一起。我们还没有结束。

我们将红色和紫色组合在一起，但它们通过镜头系统的路径仍然具有不同的长度，因此每个的焦距都很小（不同）。这称为横向色差。这种焦距差的结果是，当我们看着一颗恒星时，我们会看到物体被彩虹所环绕。

现在，我们要使用更多的镜头来工作，我们可以减轻但不能消除所有色差。但是，镜面镜片在玻璃的外部镀银。光线永远不需要穿过强大的物镜（主透镜）的玻璃。因此，它们没有色差。

不要以为是这样。总而言之，还有五个要处理的单色像差。

是的，他们有。这是色差的原因。实际上，它以两种方式发生。由于不同的波长聚焦在不同的距离上，因此会发生轴向色差（也称为纵向CA）。发生横向色差（或横向CA）是因为不同的波长被放大和扭曲不同。

但是，相机镜头不是简单的镜头-它们是不同元素的复杂组合，这些元素专门设计用于最大程度地减少此像差和其他像差（有关其他示例，请参阅什么图像质量特性使镜头好坏？）。

寻找指定为消色差或复消色差的镜头作为设计特别着重于最小化色差的指标-有时镜头名称中包含诸如“ APO”之类的名称。