색수차 (Chromatic Aberration)
쉽게 풀면
렌즈를 통과한 빛의 색깔마다 초점이 조금씩 어긋나서 상 주변에 무지개처럼 색이 번져 보이는 현상입니다.
왜 중요한가
색수차는 굴절 광학계의 성능을 근본적으로 제한하는 수차이므로, 망원경 설계사의 역사가 곧 색수차와의 싸움이었습니다. 뉴턴이 반사망원경을 고안한 동기가 이것이었고, 아크로매트와 아포크로매트는 이를 줄이려는 단계적 해법입니다. 분광기나 카메라 렌즈에서도 파장별 초점 차이가 측정 정밀도에 영향을 주어 설계 단계에서 반드시 고려됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
렌즈 한 장으로만 만든 초기 망원경은 색번짐이 심해 상이 뚜렷하지 않았고, 이 문제가 후속 렌즈 설계 개선의 동기가 되었다는 설명이다.
이 때문에 고배율 촬영이나 정밀 광학기기를 설계할 때 색수차 보정 성능이 렌즈 품질을 평가하는 중요한 기준으로 다루어진다.
조금 더 깊게 보면
색수차에는 파장별 초점 위치가 다른 축상 색수차와 상의 크기가 다른 배율 색수차가 있어 보정 방법이 다릅니다. 반사망원경은 거울에서는 색수차가 없지만 보정 렌즈나 접안렌즈에서는 여전히 생기므로 완전히 자유로운 것은 아닙니다. 필터로 파장 대역을 좁히면 색수차가 줄어들어, 단색 촬영에서는 아크로매트로도 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 색수차에는 파장별로 초점이 맺히는 위치 자체가 어긋나는 축상 색수차와, 파장에 따라 상의 크기가 달라지는 배율 색수차라는 두 가지 종류가 있어 이를 보정하는 방법도 서로 다르게 접근해야 합니다. 거울을 사용하는 반사망원경은 원리적으로 주경 자체에서는 색수차가 생기지 않지만, 보정 렌즈나 접안렌즈 부분에서는 여전히 색수차가 나타날 수 있어 완전히 자유롭다고 할 수는 없습니다.
주의할 점
색수차는 굴절망원경 고유의 문제이며, 거울만 사용하는 반사망원경에서는 원리적으로 발생하지 않는다. 필터로 관측 파장 대역을 좁게 제한하면 색수차의 영향이 줄어들기 때문에, 특정 색만으로 촬영하는 단색 관측에서는 상대적으로 저렴한 아크로매트로도 충분히 좋은 결과를 얻을 수 있다.