很早以前，古埃及⼈与美索不达⽶亚⼈就知道将⽯英晶体磨光制成透镜，这些透镜可能被⽤来放⼤影像或聚焦阳光。17世纪中叶，科学界开始了光的本质的论战——光的波动学说与光的微粒学说的论战，这场论战⼀直持续进⾏到19世纪中叶。荷兰物理学家惠更斯是光的波动学说的创⽴者；英国伟⼤的科学家⽜顿是光的微粒学说的倡导者。
光学发展史上这场⻓达200多年的论战，将光学引上了发展之路，使⼈类在论战中揭开了光学的层层⾯纱，认清了它的本质。
在论战期间，⽜顿做了个实验。让太阳光通过⼀个三棱镜，在三棱镜后的屏幕上，发现太阳光（⽩光）折射成红、橙、⻩、绿、⻘、蓝、紫连续光谱的彩⾊光带，这就是著名的⽜顿⾊散实验。⽜顿⾊散实验的本质是光的折射现象，光的折射是由于光从⼀种介质传播到不同介质时，传播⽅向发⽣改变的现象。
我们⽇常⽣活中杯⼦⾥“折断”的铅笔、渔⺠⽤⻥叉捕⻥时要瞄准所看到的⻥的下⽅，都是由于光的折射所导致的。当光的折射发⽣时，同⼀种介质对不同颜⾊光的偏折能⼒不同，就会导致彩⾊光带的出现。
通过棱镜⾊散实验，⽜顿过于仓促的得出玻璃透镜不能消除⾊差的错误结论，这个结论现在看来当然是不正确的。那么究竟什么是⾊差？绝⼤多数光学玻璃，对红光偏折能⼒弱，对蓝紫光的偏折能⼒强，也就是对红光的折射率低，⽽对蓝紫光的折射率⾼。⽤具有⾊差的显微镜观察细胞时，观察到的细胞呈现出外圈红⾊、中⼼蓝绿等现象，这也就是我们要说的⾊差（Chromatic Aberration）。
由光学玻璃组成的透射式光学系统（透镜镜头）如果存在⾊差，将⼤⼤降低成像品质。科学家对⾊差的发现、理解以及对它的校正，经历了数百年的时间，乃⾄今⽇仍是光学领域的研究问题之⼀，这其中也产⽣了⼀些经典的故事。望远镜是最早出现的光学仪器之⼀，他的发展贯穿着光学领域的发展，这当然也包括⼈们对⾊差的研究。
17世纪和18世纪早期的望远镜，由于单⼀透镜不均匀的折射特性，⾊差现象是普遍存在的。那个时代的望远镜制造商发现，焦距很⻓的物镜像质较好，所以在望远镜发展的早期，制造者总是尽可能地增加透镜的焦距。但是并没有⼈能够明确指出⻓焦距望远镜像质较好的原因是减⼩了⾊差。
⽽在1666年的棱镜⾊散试验后，⽜顿发现⽩光是由多种⾊光组成的理论使他得出结论，不同⾊光的折射率不同是导致产⽣⾊差的原因。
这不仅是光学理论的根本进步，⽽且还提供了对⾊差的正确解释。但是⽜顿过于仓促的得出结论，所有玻璃材料的折射和⾊散都是通过相同的线性函数相联系，故得到了透镜⾊差⽆法被校正的错误结论。相⽐，反射镜不存在对不同波⻓光线具有不同折射率的问题，当时被认为是避免⾊差的唯⼀途径。⽜顿的错误，促使了第⼀台能与当时折射式望远镜性能相媲美的反射式望远镜的诞⽣。
由于⽜顿在科学界的成就以及享有的盛誉，他的错误结论阻碍了折射式望远镜在后续50年⾥的进⼀步发展，直⾄到⼗⼋世纪，消⾊差物镜诞⽣。介绍消⾊差透镜的诞⽣就必须先介绍两种类型的光学玻璃，最早光学玻璃按照氧化铅的含量，划分为冕牌玻璃和⽕⽯玻璃，低于3%的为冕牌玻璃，⾼于3%的为⽕⽯玻璃。
后来，随着玻璃种类的增多改⽤折射率和⾊散系数划分，冕牌玻璃折射率通常⼩于1.6，⾊散系数（也称阿⻉数，数值越⼤，⾊散越⼩）⼤于50，⽕⽯玻璃则相反。
1695年，数学家格⾥⾼利（James Gregory）的侄⼦⼤卫·格⾥⾼利（David Gregory）基于⼈眼在观察时不存在⾊差，⽽⼈眼的结构可类⽐于透镜结构，对⽜顿的理论产⽣了质疑。
1729年，英国律师与发明家切斯特·摩尔·霍尔（Chester Moor Hall）提出了消⾊差双合透镜的基本理论，他发现⽤做⼯艺品的⽕⽯玻璃与做透镜的冕牌玻璃，它们对于光线的折射特性不同。⽤冕牌玻璃做会聚光的凸透镜，⽕⽯玻璃做发散光的凹透镜，可以使⾊差在⼀段特定的波⻓范围内得到有效降低，其原理如图6所示。
霍尔在伦敦配镜师处做了⼀些这样的透镜，1733年，第⼀架直经65 mm、焦距500 mm的消⾊差透射式望远镜问世了。随后的1750年，英国配镜师约翰·唐纳德（John Dollond）意识到了透镜组消⾊差的可能，做了⼀系列的试验，并在1758年获得英国皇家学会颁发的科普利奖章。
消⾊差透镜的应⽤在光学显微镜和望远镜的发展中是很重要的⼀个进步。
如今，常⽤的各种照相设备在镜头设计过程中，⾊差校正的是否完善是重要的考核指标，⾊差表现也在⼀定程度上决定着镜头的价格。最常⻅的例⼦就是某些镜头在产品介绍时说采⽤了萤⽯（CaF?）透镜设计，具有良好的⾊差校正品质，这是由于萤⽯的⾊散⽐较低，它其他物理参数也决定着该材料制造的透镜更有利于⾊差校正，萤⽯的价格⼜相对较贵，因此这种消⾊差镜头的价格也就更加昂贵。
随着像差理论的发展与完善、光学玻璃种类的丰富以及计算机辅助设计技术的普及，消⾊差光学系统的设计与实现已有了⾮常⼤的进步，消⾊差透镜也已经随处可⻅，⼩⾄⼿机镜头、相机镜头、投影仪、便携式望远镜，⼤到天⽂望远镜。⽬前消⾊差技术已不仅仅局限于消⾊差透镜组，⼆元光学元件、超透镜等新技术也在⾊差校正中⼤显身⼿。
⼆元光学元件是以光的衍射为⼯作原理，利⽤计算机辅助设计、并采⽤超⼤规模集成电路制造⼯艺，在光学元件表⾯刻蚀产⽣不同台阶深度的浮雕结构，形成具有极⾼衍射效率的衍射光学元件。不同于普通透镜，⼆元光学透镜的焦距同波⻓成反⽐，⾊散所得到的彩带顺序也与相同材料的透镜相反，因此光学系统可以通过引⼊⼆元光学元件的⽅法消除⾊差。
超透镜是由⼤量微型单元在⼆维平⾯上按照⼀定⽅式排布⽽成的⼆维平⾯透镜结构，其体积极⼩，重量轻，易于集成，可实现对⼊射光束各种属性的灵活调控，进⽽实现消⾊差的⽬的。虽然⾊差理论的发展⼀波三折，但是得益于⾊差理论的发展，如今普通需求的影像已不再受⾊差所困扰，我们拍摄到的影像也更加丰富真实。看完以上内容，你对⾊差有了解了吗？