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과학

구면수차

구면수차과학
영문명
Spherical aberration
비교하는 광선
광축 부근과 주변부 광선
주요 영향
점상의 퍼짐과 영상 흐림
현미경 관련 조건
매질 굴절률과 덮개유리 조건
구면수차는 광축 가까운 곳을 지나는 광선과 주변부를 지나는 광선이 같은 초점에 모이지 못해 생기는 광학 수차이다. 한 가지 파장의 빛에서도 생길 수 있으며, 파장에 따른 초점 차이인 색수차와 구분한다.

같은 색이어도 퍼지는 초점

서로 다른 위치를 통과한 광선들이 다른 곳에 모이면 점 하나의 영상이 퍼져 보인다. 이 문제는 여러 색이 섞여 있어야만 생기는 현상이 아니다. 파장을 하나로 줄이는 것과 광선 위치에 따른 초점 차이를 줄이는 것은 서로 다른 보정 과제이다.

공초점에서 신호가 줄 수 있다

공초점 현미경은 초점에서 벗어난 빛을 핀홀로 줄인다. 구면수차 때문에 관심 대상의 빛이 퍼지면 그 빛의 일부도 검출 경로에서 제외될 수 있다. 따라서 형상이 비교적 또렷해 보이더라도 검출 신호가 충분히 유지되는지 따로 검토해야 한다.

굴절률이 맞지 않는 매질

대물렌즈가 설계된 침지 매질과 시료를 둘러싼 매질의 굴절률이 다르면 구면수차가 중요해질 수 있다. 시료 속으로 들어가는 깊이에 따라 문제가 커질 수도 있다. 높은 배율이나 개구수라는 표기만으로 모든 깊이와 매질에서 같은 영상 품질이 보장되는 것은 아니다.

덮개유리와 보정 조건

대물렌즈의 보정 조건에는 덮개유리 두께가 관련될 수 있다. 보정 고리가 있는 렌즈에서는 실제 조건에 맞는 설정이 중요하다. 렌즈의 기본 성능과 사용 조건이 어긋나 생긴 오차를 구분해야 영상의 흐림이나 신호 감소를 해석할 수 있다.

관련 문서

색수차 / 렌즈 / 초점 / 굴절률 / 공초점 현미경 / 개구수 / 피사계 심도 / 광학