Поширення наближеною теорії лінз на випадки, де нею користуватися не слід, призводить до розбіжності між досвідом і теорією. Такі розбіжності несправедливо називають недоліками лінз.
Це перш за все хроматична (кольорова) аберація т. Е. Фокусування в різних точках променів різного кольору. Причина зрозуміла: показник заломлення залежить від довжини хвилі. Тому зображення білих предметів виявляється забарвленим (див. Рис. 5.15, де суцільними лініями показаний хід червоних (довгохвильових) променів, пунктиром - синіх (короткохвильових)): на екрані Е1 виходить червоне зображення, оточене синім віночком; на екрані Е2 синє зображення оточене червоним ореолом. Боротьба з хроматичної аберацією складна, так як зміна форми заломлюючої поверхні не може знищити хроматичну аберацію; тому доводиться користуватися системою лінз, зроблених з стекол з різною дисперсією і різною мірою дисперсії (ахроматичні лінзи).
Інший недолік, що спостерігається при освітленні лінзи широким пучком світла, - сферична аберація (рис. 5.16, а). Так як краю лінзи заломлюють сильніше, ніж її середина (див. Рис. 5.16, б, де для наочності лінза порівняна з призмами, відповідними її середньої і крайньої частинах), то зображення світиться точки S виходить нечітким. Боротьба з цим явищем простіше: можна поставити досить вузьку діафрагму (див. Рис. 5,16, а).
Але, звичайно, при цьому зменшиться освітленість. Інший спосіб боротьби - перехід від сферичних поверхонь до поверхонь більш складної форми - застосовується в високоякісних дорогих оптичних приладах.
Нарешті, заслуговує на увагу недолік, особливо яскраво проявляється при освітленні лінзи пучками, що йдуть під великими кутами до головної оптичної осі (косі пучки). При цьому виявляється, що фокусні відстані для променів в двох взаємно перпендикулярних площинах відрізняються один від одного. Так, при відображенні дротяної решітки, поставленої косо (щодо оптичної осі лінзи), при одному положенні екрану спостерігаються зображення тільки вертикальних, при іншому - тільки горизонтальних дротів. Ця неточечних (астигматизм) також може бути усунена ускладненням форми заломлюючої поверхні.
Існує ще ряд спотворень, що вносяться лінзою, якщо вона працює в умовах, відмінних від вимог нашої вельми спрощеною теорії.
Крім ослаблення впливу сферичної аберації, діафрагмування дозволяє отримувати чіткі зображення точок, що лежать на різних відстанях від лінзи. На малюнку 5.17 показаний хід променів від двох крапок, що світяться S1 і S2. При використанні світлового конуса, що спирається на лінзу, одне із зображень може бути отримано точковим, але інше виявиться розмитим. Якщо ж сильно звузити пучок за допомогою діафрагми D, то обидва зображення в одній і тій же площині Е виходять досить близькими до точкових. Відстань між двома крайніми точками (в просторі предметів), відображеними задовільно, носить назву «глибина різкості». Очевидно, вона істотно залежить від ступеня диафрагмирования - цим почасти й пояснюється широке поширення діафрагм в фотографічних апаратах.
Для характеристики зображення, створюваного лінзою, крім його положення, що визначається рівнянням (5.13), істотно також завдання розміру зображення (збільшення).
Як видно з побудови (рис. 5.18), поперечне збільшення
негативний знак означає перевернути зображення. Доказ того, що предмет, перпендикулярний осі, відображається також перпендикулярно осі, надається читачеві.
Іноді вводять також поздовжнє збільшення
зв'язує невеликий зсув зображення з викликав його переміщенням предмета. Для його знаходження продифференцируем рівняння (5.13) по f1:
Звідси випливає, що найменша відстань між предметом і екраном, при якому можливе отримання дійсного зображення, є
причому збільшення вийде рівним одиниці.