spherical aberration是什么意思，spherical aberration的意思翻译、用法、同义词、例句
常用词典
n. 球面像差
例句
Spherical aberration can damage image quality in photolithography.
球面像差能破坏光刻的成像质量。
Spherical aberration and coma aberration were affected by high myopia;
在高度近视患者中，高阶像差随着近视度数的增加而增加。
The best focal point is determined by the spherical aberration coefficient, and .
球差系数决定了最佳聚焦点的位置。
Understand the exist of spherical aberration by drawing comet around ideal focus;
画出理想焦点附近的星点图，理解球差的存在；
Conclusion Age and corneal spherical aberration have an impact on myopia progression.
结论年龄和角膜球差影响近视进展。
专业解析
球差（Spherical Aberration）是光学系统中由球面透镜或反射镜的几何形状引起的一种像差。当平行光线（通常来自无穷远处的点光源）通过球面透镜的边缘部分（远轴光线）时，其聚焦点会比通过透镜中心附近（近轴光线）的光线更靠近透镜。这导致来自同一点的光线无法汇聚于单一焦点，而是在光轴上形成一系列焦点，造成成像模糊或带有光晕，降低了光学系统的分辨率和成像质量。
核心原理与影响
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成因：球面透镜的表面曲率是均匀的球面。根据几何光学中的折射定律（斯涅尔定律），不同入射高度的光线在球面折射后，其与光轴的交点（焦点）位置不同。边缘光线的焦距短于中心光线的焦距（对于正透镜而言）。
- 公式表达：对于薄透镜，球差导致的纵向像差（沿光轴方向的焦点偏移量）可近似表示为 $delta s propto h$，其中 $h$ 是光线在透镜上的入射高度。
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表现形式：
- 点光源无法形成清晰的点像，而是形成一个弥散斑。
- 降低系统的分辨率和对比度。
- 在成像中产生光晕或模糊效果，尤其在视场中心区域也会出现。
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相关概念：
- 像散：虽然球差本身是轴上像差（影响视场中心），但它常与其他像差（如彗差）相互作用。
- 波像差：从波动光学角度看，球差表现为通过透镜不同环带的光线到达理想焦点时的光程差（OPD），导致波前变形。球差对应的波像差通常与孔径的四次方成正比 ($W propto rho$)，其中 $rho$ 是归一化的孔径坐标。
校正方法
- 非球面透镜：使用非球面表面的透镜（如抛物面、椭球面）可以精确控制不同环带光线的折射，使其汇聚于同一点，从根本上消除球差。这是最有效的校正方法。
- 透镜组合：将正透镜和负透镜组合使用（消色差双胶合透镜或更复杂的多片设计），利用不同形状、不同材料的透镜产生的球差符号相反的特性进行抵消。例如，正透镜产生负球差（边缘光线焦点在近轴光线焦点之前），负透镜产生正球差（边缘光线焦点在近轴光线焦点之后），合理搭配可减小整体球差。
- 孔径光阑：缩小光圈（减小入射孔径）可以阻挡入射高度大的边缘光线，只让靠近光轴的近轴光线通过，从而显著减少球差的影响。但这会降低系统的通光量和分辨率。
- 反射系统：在反射望远镜（如牛顿式、卡塞格林式）中使用抛物面镜等非球面反射镜，可以避免折射带来的色差并有效校正球差。
应用与重要性
球差是设计任何使用球面光学元件（如相机镜头、显微镜物镜、望远镜）时必须考虑和校正的关键像差之一。高分辨率成像系统（如天文望远镜、显微成像、精密光刻）对球差的控制要求极高。现代光学设计软件通过优化透镜形状、材料、间距以及使用非球面，可以有效地将球差降至最低水平。
参考资料：
- HyperPhysics - Aberrations: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/geoopt/aber.html
- RP Photonics Encyclopedia - Spherical Aberration: https://www.rp-photonics.com/spherical_aberration.html
- Olympus Microscopy Resource Center - Optical Aberrations: https://www.olympus-lifescience.com/en/microscope-resource/primer/anatomy/aberations/
- Edmund Optics - Understanding Optical Aberrations: https://www.edmundoptics.com/knowledge-center/application-notes/optics/understanding-optical-aberrations/
网络扩展资料
Spherical Aberration（球面像差）是光学系统中的一种像差现象，由球面透镜或球面镜的几何特性引起。其核心问题在于：当平行光线（如来自无限远处的光）通过球面透镜时，边缘光线（远离光轴的光线）与近轴光线（靠近光轴的光线）无法汇聚到同一焦点，导致成像模糊或出现光晕（如图像边缘不清晰）。
产生原因
球面透镜的曲率使得不同入射位置的光线折射角度不同。具体表现为：
- 边缘光线折射更剧烈，焦点更靠近透镜；
- 近轴光线折射较小，焦点更远离透镜。
这种焦点位置的差异称为纵向球差，而像平面上光斑的扩散则称为横向球差。
影响
- 成像质量下降：图像失去锐度，尤其在光圈较大时更明显。
- 光能分散：焦点区域能量不集中，降低光学系统效率。
- 色差叠加：若同时存在色差（不同波长光线的焦点差异），球差会加剧整体像差。
解决方法
- 非球面透镜：通过非球面曲率设计（如抛物面、双曲面）使所有光线汇聚于同一点。
- 复合透镜组：组合凸透镜与凹透镜，利用不同材料的折射率差异抵消球差。
- 光圈缩小：减少通光孔径（如缩小相机光圈）可限制边缘光线，但会降低进光量。
- 软件校正：后期通过算法修正图像模糊，常用于数码摄影和显微镜成像。
实际应用中的例子
- 反射式望远镜：采用抛物面镜替代球面镜，避免球差（如牛顿式望远镜）。
- 相机镜头：高端镜头使用非球面镜片（标记为“ASP”），改善大光圈下的画质。
- 激光聚焦系统：精密激光设备需校正球差以确保光束聚焦精度。
球面像差是光学设计中的基础问题，理解其原理有助于优化成像系统或选择合适的设备（如摄影时平衡光圈与画质）。
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