On désigne par le terme aberrations les défauts que présente l’image créée par un système optique du fait des écarts aux conditions de Gauss ou à la dispersion. On distingue donc deux types d’aberrations :

• Les aberrations chromatiques dues à la dispersion de la lumière blanche ;

• Les aberrations géométriques dues aux écarts par rapport aux condition de Gauss.

Aberrations chromatiques

Comme nous l’avons vu dans le premier chapitre de ce cours d’optique les verres sont dispersifs : une radiation bleue sera davantage dévié qu’une radiation rouge. Ainsi, dans les lentilles, le foyer image qui concentre les rayons parallèles à l’axe optique, a une position différente suivant la couleur de la lumière. La focale des lentilles est donc légèrement différentes suivant la couleur.

Les rayons des différents radiations colorées ne convergent pas au même point

Il en résulte des images irisées puisque l’image finale est composée d’images superposées de différentes couleurs.Pour corriger ce défaut, qui n’affecte que les systèmes réfracteurs (lentilles et non miroirs), on fabrique des associations de lentilles (convergente et divergente) dont les effets chromatiques se compensent.

Aberration de sphéricité

Nous l’avons déjà rencontré dans le cas des miroirs, elle existe aussi dans le cas des lentilles : cette aberration provient de la différence de convergence des rayons qui frappent la lentille (ou le miroir) loin ou près de son axe optique.

Les rayons marginaux convergent davantage que les rayons paraxiaux

Pour corriger cette aberration, il paraît logique de placer un diaphragme sur le système et de le fermer suffisamment. Mais il en résulte une perte de luminosité. Ainsi, comme pour les aberrations chromatiques, on cherche une association de lentilles (convergente et divergente) dont les effets de sphéricité se compensent.

La distorsion

Cette aberration intervient lorsque l’on cherche à faire l’image d’un objet transverse de grande taille. On est alors amené à utiliser un diaphragme afin que la lentille soit utilisée dans les conditions de Gauss. Mais la position du diaphragme est très importante sous peine d’obtenir une image distordue :

Montage permettant d’observer l’effet de la distorsion

Diaphragme en D1

Diaphragme en D3

En pointillés est schématisée l’image que l’on attend.

Si le diaphragme est situé loin en avant de la lentille (position D1), les rayons marginaux sont les seuls à passer par le diaphragme et donnent un point image qui s’écarte de l’axe optique par rapport à la position attendue. Et inversement si le diaphragme est situé loin en arrière de la lentille (position D3D3).

Diaphragme en D1

Diaphragme en D3

La seule bonne position pour le diaphragme est celle où il est accolé à la lentille (position D2), aucune distorsion n’apparaît.