Le lenti convesse hanno svolto ruoli importanti nella scoperta scientifica. I telescopi hanno permesso agli scienziati di vedere i corpi celesti distanti. Con i microscopi, gli scienziati hanno scoperto i costituenti di base della vita. Attraverso la telecamera, gli esploratori hanno acquisito una registrazione permanente delle loro scoperte nel mondo naturale. L'obiettivo convesso è il componente principale di questi tre strumenti. Sebbene sia affidabile, la lente convessa ha difetti intrinseci con cui i costruttori di strumenti hanno dovuto occuparsi.

Costruzione e funzione

Una lente a doppio convesso è un oggetto a forma di disco fatto di materiali come vetro o plastica. Se costruiti correttamente, ciascuno dei due lati di questo disco si gonfierà in una curva regolare per formare una sezione di una sfera. Quando i raggi paralleli di luce colpiscono questa lente perpendicolare al piano del disco, la lente rifrange o piega questi raggi luminosi in modo che vengano a fuoco. Una lente che focalizza efficacemente la luce forma immagini chiare e adempie in modo appropriato il suo ruolo designato in un telescopio, un microscopio o una fotocamera. Tuttavia, se la lente presenta difetti di costruzione, come una curvatura impropria o un materiale che non è perfettamente omogeneo, le immagini soffriranno in modo proporzionale.

Aberrazione sferica

Luce che colpisce su diverse aree della sfera sferica la superficie dell'obiettivo non si incontrerà esattamente nello stesso punto. I raggi che colpiscono la lente più lontana dal centro si focalizzeranno leggermente più vicino alla lente dei raggi che non colpiscono l'obiettivo vicino al suo centro. Questo difetto intrinseco delle lenti sferiche, chiamato aberrazione sferica, produce un'immagine sfocata. Bloccare il bordo di una lente produce una messa a fuoco migliore. In molti strumenti, un'abile combinazione di lenti diverse elimina quasi l'aberrazione sferica.

Aberrazione cromatica

L'aberrazione cromatica deriva dal fatto che una lente rifrange o piega alcuni colori della luce in modo più nitido di altri. Una lente piega i raggi di luce viola più intensamente del verde, e il rosso soffre anche meno rifrazione. Di conseguenza, la lente tende a separare la luce bianca nei suoi colori componenti e ne risulta un alone colorato. L'inglese John Dollond ha risolto il problema con l'invenzione del doppietto acromatico, una combinazione di due lenti di diversi materiali di vetro in cui un tipo di vetro ha corretto l'aberrazione cromatica dell'altro.

Aberrazione comatica

L'aberrazione comatica si verifica quando i raggi di luce da una distanza colpiscono una lente ad un angolo piuttosto che perpendicolare al piano del suo disco. Il risultato è una figura simile alla cometa con una coda. La corretta macinatura dell'obiettivo elimina questo problema. Il termine "aberrazione cromatica" deriva dalla parola "coma", che denota la brillante sfera che circonda il nucleo di una cometa.