球差是由于电磁透镜中心区域和边缘区域对电子会聚能力不同而造成的。远轴电子通过透镜时被折射得比近轴电子开厉害得多，因而有同一物点散射的电子经过透镜后不交在一点上，而是在透镜相平面上变成了一个漫射圆斑。

球差（Spherical aberration）

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球差

亦称球面像差。轴上物点发出的光束，经光学系统以后，与光轴夹不同角度的光线交光轴于不同位置，因此，在像面上形成一个圆形弥散斑，这就是球差。一般是以实际光线在像方与光轴的交点相对于近轴光线与光轴交点（即高斯像点）的轴向距离来度量它。

对于单色光而言，球差是轴上点成像时唯一存在的像差。轴外点成像时，存在许多种像差，球差只是其中的一种。

除特殊情况外，一般而言，单个球面透镜不能校正球差，正透镜产生负球差，负透镜产生正球差。对一定位置的物点而言,当保持透镜的孔径和焦距不变时,球差的大小随透镜的形状而异。因此，以适当形状的正、负透镜组合成的双透镜组或双胶合镜组是可能消球差的一种简单结构。保持透镜的焦距不变而改变透镜形状，犹如把柔软的物体弯来弯去,故被称为透镜的整体弯曲,它是光学设计时校正像差的一种重要技巧。

设单个折射球面的曲率半径为r,两边媒质的折射率为n1和n2,则当物点处于三个位置,即球面顶点(物距u=0)、球心和由l=r+r*n2/n1所决定的点时,不产生球差，后二种情况有重要的应用。球面反射镜仅当物点位于顶点和球心时无球差。

所有的回转二次非球面反射镜，都有一对不产生球差的共轭点.其中,抛物面镜是无穷远轴上点和焦点；椭球面镜和双曲面镜是它们的一对焦点。它们都有实际的应用。