Avvikelse, i optiska system, såsom linser och böjda speglar, avvikelsen av ljusstrålar genom linser, vilket gör att bilder av föremål är suddiga. I ett idealiskt system kommer varje punkt på objektet att fokusera på en punkt med nollstorlek på bilden. Praktiskt taget upptar emellertid varje bildpunkt en volym av ändlig storlek och osymmetrisk form, vilket orsakar en viss suddighet av hela bilden. Till skillnad från en plan spegel, som ger bilder fria från avvikelser, är en lins en ofullständig bildproducent, och blir idealisk endast för strålar som passerar genom dess centrum parallellt med den optiska axeln (en linje genom mitten, vinkelrätt mot linsytorna). Ekvationerna som utvecklats för objekt-bildrelationer i en lins med sfäriska ytor är ungefärliga och handlar endast med paraxiella strålar - dvs. strålar som endast gör små vinklar med den optiska axeln. När ljus med bara en enda våglängd finns finns det fem avvikelser som ska beaktas, kallade sfärisk aberration, koma, astigmatism, krökning av fält och distorsion. En sjätte avvikelse som finns i linser (men inte speglar) - typiskt kromatisk avvikelse - resulterar när ljus inte är monokromatiskt (inte en våglängd).
optik: Lensavvikelser
Om en lins var perfekt och objektet var en enda punkt med monokromatiskt ljus, så, som noterats ovan, kommer ljusvågen som kommer ut från
Vid sfärisk avvikelse möts inte alla ljusstrålar från en punkt på den optiska axeln för en lins med sfäriska ytor vid samma bildpunkt. Strålar som passerar genom linsen nära dess centrum fokuseras längre bort än strålar som passerar genom en cirkulär zon nära dess fälg. För varje strålkotte från en axiell objektpunkt som möter linsen finns det en konstråle som konvergerar för att bilda en bildpunkt, där konen har olika längd beroende på diametern på den cirkulära zonen. Varhelst ett plan i rät vinkel mot den optiska axeln görs för att korsa en kon, kommer strålarna att bilda ett cirkulärt tvärsnitt. Tvärsektionens area varierar med avståndet längs den optiska axeln, den minsta storleken känd som cirkeln med minst förvirring. Bilden som är mest fri från sfärisk aberration finns på detta avstånd.
Koma, så kallad eftersom en punktbild är suddig till en kometform, produceras när strålar från en objektspunkt utanför axeln avbildas av olika linszoner. I sfärisk aberration är bilderna av ett objekt på axeln som faller på ett plan i rät vinkel mot den optiska axeln cirkulära i form, av varierande storlek, och överlagras kring ett gemensamt centrum; i koma är bilderna av en objektspunkt utanför axeln cirkulär form, av varierande storlek, men förskjutna med avseende på varandra. Det bifogade diagrammet visar ett överdrivet fall av två bilder, en som är resultatet av en central strålkotte och den andra från en kon som passerar genom kanten. Det vanliga sättet att reducera koma är att använda ett membran för att eliminera strålens yttre koner.
Astigmatism, till skillnad från sfärisk aberration och koma, är resultatet av att en enda zon i en lins misslyckades med att fokusera bilden av en punkt utanför axeln vid en enda punkt. Såsom visas i det tredimensionella schemat är de två planen i rät vinkel mot varandra som passerar genom den optiska axeln meridianplanet och det sagittala planet, varvid meridianplanet är det som innehåller objektets punkt utanför axeln. Strålar som inte är i meridianplanet, kallade skevstrålar, fokuseras längre bort från linsen än de som ligger i planet. I båda fallen möts strålarna inte i en punktfokus utan som linjer vinkelräta mot varandra. Mellan dessa två positioner är bilderna elliptiska.
Krökning av fält och snedvridning avser platsen för bildpunkterna med avseende på varandra. Även om de tidigare tre avvikelserna kan korrigeras för utformningen av en lins, kan dessa två avvikelser kvarstå. I fältets krökning kommer bilden av ett planobjekt vinkelrätt mot den optiska axeln att ligga på en paraboloidyta som kallas Petzval-ytan (efter József Petzval, en ungersk matematiker). Plana bildfält är önskvärda i fotografering för att matcha filmplanet och projektionen när det förstorande papperet eller projektionsskärmen ligger på en plan yta. Förvrängning avser en deformation av en bild. Det finns två typer av distorsion, varav endera kan vara närvarande i en lins: tunnförvrängning, i vilken förstoringen minskar med avståndet från axeln, och spjälsdistorsion, i vilken förstoringen ökar med avståndet från axeln.
Den sista avvikelsen, kromatisk avvikelse, är att en lins inte kan fokusera alla färger i samma plan. Eftersom brytningsindexet är minst vid den röda änden av spektrumet kommer brännvidden för en lins i luften att vara större för rött och grönt än för blått och violet. Förstoring påverkas av kromatisk aberration, som skiljer sig längs den optiska axeln och vinkelrätt mot den. Den första kallas longitudinell kromatisk avvikelse, och den andra, lateral kromatisk avvikelse.
