Penyimpangan, dalam sistem optik, seperti lensa dan cermin melengkung, penyimpangan sinar cahaya melalui lensa, menyebabkan gambar objek menjadi kabur. Dalam sistem yang ideal, setiap titik pada objek akan fokus ke titik ukuran nol pada gambar. Namun, secara praktis, setiap titik gambar menempati volume ukuran terbatas dan bentuk tidak simetris, menyebabkan beberapa gambar keseluruhan kabur. Tidak seperti cermin bidang, yang menghasilkan gambar yang bebas dari penyimpangan, lensa adalah produsen gambar yang tidak sempurna, menjadi ideal hanya untuk sinar yang melewati paralel tengahnya dengan sumbu optik (garis melalui tengah, tegak lurus dengan permukaan lensa). Persamaan yang dikembangkan untuk hubungan objek-gambar dalam lensa yang memiliki permukaan bulat hanya perkiraan dan hanya berurusan dengan sinar paraxial — yaitu, sinar hanya membuat sudut kecil dengan sumbu optik. Ketika cahaya hanya panjang gelombang tunggal hadir, ada lima penyimpangan yang harus dipertimbangkan, disebut penyimpangan bola, koma, astigmatisme, lengkungan medan, dan distorsi. Aberasi keenam yang ditemukan pada lensa (tetapi bukan cermin) —yaitu, aberasi kromatik — dihasilkan ketika cahaya bukan monokromatik (bukan dari satu panjang gelombang).
optik: Penyimpangan lensa
Jika sebuah lensa sempurna dan objek adalah satu titik cahaya monokromatik, maka, seperti disebutkan di atas, gelombang cahaya muncul dari
Dalam penyimpangan bola, sinar cahaya dari titik pada sumbu optik lensa yang memiliki permukaan bulat tidak semuanya bertemu pada titik gambar yang sama. Sinar yang melewati lensa dekat dengan pusatnya difokuskan lebih jauh daripada sinar yang melewati zona melingkar di dekat pinggirannya. Untuk setiap kerucut sinar dari titik objek aksial yang bertemu lensa, ada kerucut sinar yang menyatu untuk membentuk titik gambar, kerucutnya berbeda panjangnya sesuai dengan diameter zona melingkar. Di mana pun sebuah pesawat pada sudut kanan ke sumbu optik dibuat untuk memotong kerucut, sinar akan membentuk penampang melintang. Area penampang bervariasi dengan jarak sepanjang sumbu optik, ukuran terkecil yang dikenal sebagai lingkaran paling sedikit kebingungan. Gambar yang paling bebas dari aberasi bola ditemukan pada jarak ini.
Koma, disebut demikian karena gambar titik dikaburkan menjadi bentuk komet, dihasilkan ketika sinar dari titik objek tidak-sumbu dicitrakan oleh berbagai zona lensa. Dalam aberasi bola, gambar titik objek pada sumbu yang jatuh pada bidang dengan sudut kanan terhadap sumbu optik berbentuk bundar, dengan ukuran bervariasi, dan ditumpangkan tentang pusat umum; dalam keadaan koma, gambar-gambar dari titik objek tidak-sumbu berbentuk bundar, dengan ukuran yang bervariasi, tetapi bergeser satu sama lain. Diagram yang menyertai menunjukkan kasus berlebihan dua gambar, satu dihasilkan dari kerucut pusat sinar dan yang lainnya dari kerucut melewati tepi. Cara biasa untuk mengurangi koma adalah dengan menggunakan diafragma untuk menghilangkan kerucut terluar.
Astigmatisme, tidak seperti aberasi bola dan koma, hasil dari kegagalan zona tunggal lensa untuk memfokuskan gambar titik off-axis pada satu titik. Seperti ditunjukkan dalam skema tiga dimensi, dua bidang pada sudut kanan satu sama lain yang melewati sumbu optik adalah bidang meridian dan bidang sagital, bidang meridian menjadi bidang yang berisi titik objek sumbu-off. Sinar yang tidak ada di bidang meridian, yang disebut sinar miring, difokuskan lebih jauh dari lensa daripada yang terletak di pesawat. Dalam kedua kasus sinar tidak bertemu dalam fokus titik tetapi sebagai garis tegak lurus satu sama lain. Menengah di antara kedua posisi ini, gambar berbentuk elips.
Lengkungan bidang dan distorsi mengacu pada lokasi titik gambar sehubungan satu sama lain. Meskipun tiga penyimpangan sebelumnya dapat dikoreksi dalam desain lensa, kedua penyimpangan ini bisa tetap. Dalam kelengkungan bidang, gambar objek pesawat yang tegak lurus terhadap sumbu optik akan terletak pada permukaan parabola yang disebut permukaan Petzval (setelah József Petzval, seorang ahli matematika Hongaria). Bidang gambar datar diinginkan dalam fotografi untuk mencocokkan bidang film dan proyeksi ketika kertas yang diperbesar atau layar proyeksi terletak pada permukaan yang rata. Distorsi mengacu pada deformasi suatu gambar. Ada dua jenis distorsi, yang keduanya dapat hadir dalam lensa: distorsi barel, di mana perbesaran menurun dengan jarak dari sumbu, dan distorsi bantalan, di mana perbesaran meningkat dengan jarak dari sumbu.
Kelainan terakhir, kelainan kromatik, adalah kegagalan lensa untuk memfokuskan semua warna dalam bidang yang sama. Karena indeks bias setidaknya pada ujung merah spektrum, panjang fokus lensa di udara akan lebih besar untuk merah dan hijau daripada untuk biru dan ungu. Pembesaran dipengaruhi oleh chromatic aberration, menjadi berbeda di sepanjang sumbu optik dan tegak lurus terhadapnya. Yang pertama disebut aberasi kromatik longitudinal, dan yang kedua, aberasi kromatik lateral.
