વિપથન (aberration) : આદર્શ વર્તણૂકમાંથી પ્રકાશીય પ્રતિબિંબ-રચનાતંત્રનું ફંટાવું. આદર્શ રીતે જોવા જતાં પ્રતિબિંબ-રચનાતંત્ર પ્રત્યેક વસ્તુબિંદુને અનુરૂપ અજોડ પ્રતિબિંબ-બિંદુ રચે છે. ઉપરાંત વસ્તુ-અવકાશ(object space)માં દરેક સુરેખા તેને અનુરૂપ પ્રતિબિંબ-અવકાશ(image-space)માં અજોડ સુરેખા રચે છે. આ બે અવકાશમાં સમતલ વચ્ચે એકસરખી એક-એક સંગતતા (one one correspondence) અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
પ્રકાશવિજ્ઞાનમાં દૃગ્કાચમાં થઈને પસાર થતાં અથવા અરીસા વડે પરાવર્ત થતાં પ્રકાશનાં કિરણો કેટલીક વખત યોગ્ય રીતે કેન્દ્રિત થતાં નથી, જ્યારે પ્રકાશનાં બે કિરણો એક જ બિંદુમાં થઈ પસાર થાય તો યોગ્ય કેન્દ્ર (focus) મળે છે. વિપથન બે પ્રકારનાં હોય છે : એક, ગોલીય (spherical) વિપથન અને બીજું, વર્ણવિપથન (chromatic).
જ્યારે એકરેખસ્થ પરિવર્તન(રૂપાંતરણ)ની શરતો સંતોષાય નહિ ત્યારે આદર્શ વર્તણૂકમાંથી જુદા પડવાની ઘટનાને વિપથન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે; જ્યારે પ્રકાશની એક જ તરંગલંબાઈ આથી એક વર્ણના મુદ્દે મળતું વિપથન એકવર્ણી કહેવાય છે. જુદી જુદી તરંગલંબાઈ માટે મળતા વિપથનને વર્ણવિપથન કહે છે.
આકૃતિ 1 : અંતર્ગોળ અરીસાનું ગોલીય વિપથન
લેન્સ કે અરીસા ગોળાના ભાગ રૂપે હોય છે. આવા લેન્સ કે અરીસા પ્રકાશનાં કિરણોનું ગોલીય વિપથન પેદા કરે છે. સમાંતર કિરણોનું બીમ અંતર્ગોળ અરીસા વડે પરાવર્ત થાય તો, અરીસાના કેન્દ્રમાંથી પરાવર્ત થતાં કિરણો એકબીજાને F (આ. 1) બિંદુ આગળથી પસાર થાય છે. કેન્દ્રથી દૂર આવેલા બિંદુ આગળથી કિરણો પરાવર્ત થાય તો અરીસાની સપાટીની નજીકનાં બિંદુઓ આગળથી એકબીજાને છેદે છે. કેન્દ્રનાં આ બિંદુઓને જોડતી કાલ્પનિક રેખાને કિરણસ્પર્શીવક્ર (caustic) કહે છે.
આકૃતિ 2 : બહિર્ગોળ અરીસાનું ગોલીય વિપથન
કિરણસ્પર્શી-વક્ર પ્રકાશિત રેખાના સ્વરૂપે દેખાય છે જેમ કે, ખુલ્લા પ્યાલામાં લીધેલા દૂધની ઉપલી સપાટી ઉપર સૂર્ય (કે અન્ય) પ્રકાશ અને ગ્લાસના અંદરના વક્રભાગમાંથી ઝગમગતો, અંદરનો ભાગ અરીસા તરીકે વર્તે છે. પરિણામે દૂધની સપાટી પરથી પ્રકાશ પરાવર્ત થઈને કિરણસ્પર્શીવક્ર રચે છે. જો વિપથન ન થાય તો દૂધની સપાટી ઉપર માત્ર એક જ પ્રકાશિત બિંદુ દેખાય.
બહિર્ગોળ (convex) લેન્સ પણ ગોલીય વિપથન પેદા કરે છે; જે કિરણો લેન્સની લગભગ વચ્ચેથી પસાર થાય છે તે લેન્સથી દૂર આવેલા બિંદુએ ભેગાં થાય છે. જ્યારે લેન્સની ધાર આગળથી પસાર થતાં કિરણો લેન્સથી નજીક આવેલ બિંદુએ ભેગાં થાય છે (આ. 2). જો લેન્સ કેમેરાની અંદર હોય તો ફિલ્મ પર પ્રતિબિંબ અસ્પષ્ટ મળે છે. પ્રતિબિંબને તીક્ષ્ણ બનાવવા માટે કૅમેરામાં ડાયાફ્રામના નામે ઓળખાતું નાનું છિદ્ર હોય છે. ડાયાફ્રામ માત્ર લેન્સના કેન્દ્ર આગળથી આવતાં કિરણોને પસાર થવા દે છે; બાકીનાંને અટકાવે છે. આ રીતે કિરણો ફિલ્મના એક જ બિંદુ આગળ કેન્દ્રિત થાય છે અને ચિત્ર સ્પષ્ટ મળે છે.
આકૃતિ 3 : વર્ણવિપથન
જ્યારે જુદા જુદા રંગનાં કિરણો લેન્સમાં થઈને પસાર થતાં એક જ બિંદુ આગળ કેન્દ્રિત ન થાય તો તે ઘટનાને વર્ણવિપથન કહે છે (આ. 3). શ્વેત પ્રકાશનું કિરણ લેન્સમાં થઈને પસાર થાય છે ત્યારે તે વળાંક લે છે. શ્વેત પ્રકાશ કેટલાક રંગના પ્રકાશનું મિશ્રણ છે. આ કિરણો લેન્સની બીજી બાજુએ એકબીજાને છેદે છે. જાંબલી કિરણો, બધા રંગનાં કિરણોથી સૌથી વધારે વાંકાં વળે છે અને લેન્સની નજીકના બિંદુ V આગળ કેન્દ્રિત થાય છે. લાલ કિરણો સૌથી ઓછાં વાંકાં વળે છે. આથી તે લેન્સથી દૂર આવેલ R બિંદુ આગળ કેન્દ્રિત થાય છે. જાંબલી અને લાલ વચ્ચેનાં રંગનાં કિરણો V અને R વચ્ચે મળે છે.
ખગોલીય વિપથન ત્રીજા પ્રકારનું વિપથન છે. તેમાં કિરણોને કેન્દ્રિત થવા સાથે કોઈ નિસબત નથી. આ પ્રકારનું વિપથન પૃથ્વીની ગતિ તથા તારકમાંથી ટેલિસ્કોપ સુધી પ્રકાશને પ્રવાસ કરતાં લાગતા સમય ઉપર આધાર રાખે છે. પૃથ્વી સ્થિર હોત તો, અવલોકનકાર તેના ટેલિસ્કોપ તારક ઉપર સીધેસીધો તાકે. ટેલિસ્કોપના ઉપલા ભાગથી નેત્રકાચ સુધી પ્રકાશ આવે ત્યારે પૃથ્વી અને ટેલિસ્કોપ બંને ખસે છે. આથી કિરણો નેત્રકાચમાં થઈને પસાર થાય તે રીતે ટેલિસ્કોપને ઢળતો રાખવામાં આવે છે. પરિણામે તારક અસલ (મૂળ) સ્થાને દેખાવાને બદલે અન્ય સ્થાને જોવા મળે છે. મૂળ સ્થાન અને દેખાતા સ્થાન વચ્ચેના કોણીય તફાવતને વિપથનનો કોણ કહે છે.
કોઈ પણ તંત્રમાં થઈને પ્રકાશનું ‘બીમ’ પસાર થાય છે ત્યારે પ્રકાશીય તંત્રની દરેક સપાટી વિપથન પેદા કરે છે. સમગ્ર તંત્રનું વિપથન એ પ્રકાશીય સપાટીઓ વડે પેદા થતા વિપથનના સરવાળા બરાબર થાય છે. આમાં કેટલાંક વિપથન ધન તો કેટલાંક ઋણ હોય છે. આવાં જુદાં જુદાં વિપથનોનું સમતોલન કરે તેવા પ્રકાશીય તંત્રનું નિર્માણ કરવું તે ખરેખર પડકારરૂપ ગણાય છે. આવાં બધાં વિપથનોનો સરવાળો એટલે કે તંત્રનું કુલ વિપથન અવગણી શકાય તેટલું નાનું હોવું જોઈએ અથવા તો સ્વીકાર્ય સીમામાં હોવું ઘટે. આવું સમતોલન ખરેખર નાજુક છે. પ્રકાશીય તંત્રની એકદમ ઉચ્ચ માત્રા સાથે ચોકસાઈ કરેલી હોવી જોઈએ.
વર્ણવિપથન અવર્ણક (acromatic) લેન્સ વડે દૂર કરી શકાય છે. તે જુદા જુદા કાચના લેન્સ હોય છે. અવર્ણકતાની શરત નીચે પ્રમાણે છે :
W1P1 + W2P2 = 0
જ્યાં W1 અને W2 લેન્સના કાચ માટે વર્ણ-વિક્ષેપણશક્તિ (dispersive power) છે અને P1 તથા P2 લેન્સના પાવર છે.
આનંદ પ્ર. પટેલ