Lentilă

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare
Lentilă (biconvex)

În optică, lentila este o piesă realizată dintr-un material transparent (sticlă, material plastic, etc.), cu două suprafețe opuse în general curbe, folosită singură sau împreună cu alte piese similare pentru a concentra sau diverge lumina și a forma imagini ale obiectelor. Lentilele se bazează pe fenomenul de refracție a luminii, adică schimbarea direcției de propagare a acesteia la trecerea dintr-un mediu transparent în altul.

În limba română cuvantul "lentilă" provine din franceză, unde lentille însemna inițial linte (o plantă ale cărei semințe au o formă plată ușor bombată), iar apoi a fost folosit și pentru a desemna piesa optică avand aproximativ aceeași formă.

Istorie[modificare | modificare sursă]

Lentilele, într-o formă sau alta, sunt produse și folosite de om de cateva mii de ani, dar prima mențiune se găsește în Grecia antică, în comedia "Nephelai" (Norii) a poetului Aristofan, care vorbește despre o lentilă convergentă folosită la a da foc unui obiect concentrând razele soarelui pe acesta. Pliniu cel Bătrân (23-79) scrie că împăratul roman Nero folosea o bucată de smarald cu suprafețele concave pentru a urmări luptele de gladiatori, probabil pentru că suferea de miopie. Matematicianul persan Alhazen (965-1038) a scris primul tratat semnificativ de optică, în care discută despre rolul cristalinului ochiului în formarea imaginilor pe retină. Lentilele au început să se răspândească abia după inventarea ochelarilor, probabil în Italia, la sfârșitul secolului al XIII-lea.

Tipuri de lentile[modificare | modificare sursă]

Lentilele se pot clasifica după modul în care acționează asupra razelor de lumină în:

  • lentile convergente, care transformă un fascicul paralel într-unul convergent;
  • lentile divergente, care transformă un fascicul paralel într-unul divergent.
Tipuri de lentile

După forma lor, lentilele sunt:

  • plan-convexe - bombate spre exterior într-o parte, și plane pe cealaltă parte;
  • biconvexe - bombate spre exterior pe ambele părți;
  • meniscuri convergente - bombate spre exterior într-o parte, și spre interior pe cealaltă parte;
  • meniscuri divergente - bombate spre exterior într-o parte, și spre interior pe cealaltă parte, diferența fiind că forma suprafeței bombate este aceeași în ambele părți;
  • plan-concave - bombate spre interior într-o parte, și plane pe cealaltă parte;
  • biconcave - bombate spre interior pe ambele părți.

Ca regulă generală, lentilele convergente sînt mai groase la mijloc și mai subțiri pe margine, iar cele divergente mai subțiri la mijloc și mai groase pe margine.

Cele mai multe lentile au suprafețele sferice pentru că această formă se realizează cel mai ușor, dar pentru anumite aplicații sunt necesare suprafețe asferice, de exemplu hiperbolice, sau cilindrice.

Pentru obținerea unor imagini de bună calitate adesea lentilele se folosesc în combinații atent calculate, numite lentile compuse. Acestea se folosesc la obiectivele aparatelor fotografice și la alte instrumente optice ca microscopul, telescopul, luneta etc.

Elementele unei lentile[modificare | modificare sursă]

Elementele unei lentile.

O lentilă simplă se compune dintr-un material transparent mărginit de două suprafețe șlefuite, în general sferice. Forma lentilei și caracteristicile materialului determină proprietățile optice ale acesteia:

  • Axa optică este axa de simetrie a lentilei, care trece prin centrele de curbură ale suprafețelor ei. Cînd una dintre suprafețe este plană, axa optică este acea perpendiculară pe suprafața plană care trece prin centrul de curbură al celeilalte suprafețe.
  • Focarele lentilei sunt acele puncte în care se concentrează (sau din care diverg) razele de lumină care vin într-un fascicul paralel orientat după axa optică.

Aberații optice[modificare | modificare sursă]

Lentilele sferice simple prezintă o serie de defecte care împiedică folosirea lor ca atare în cele mai multe aplicații. Pentru corectarea lor se folosesc fie lentile asferice, fie, cel mai adesea, lentile compuse al căror calcul este în general extrem de complex.

Aberația sferică[modificare | modificare sursă]

Forma sferică a lentilelor, deși simplu de realizat practic, nu este forma ideală care să asigure refracția precisă a luminii. În special razele de lumină care intră în lentilă la marginea acesteia suferă o refracție mai mare decît este nevoie, ceea ce duce la o focalizare defectuoasă și la formarea unor imagini cu atît mai neclare cu cît lentila are un diametru mai mare.

Coma[modificare | modificare sursă]

Această aberație apare chiar la o lentilă simplă asferică, deci calculată să focalizeze exact un fascicul paralel venind pe direcția axei optice a lentilei. Atunci cînd fasciculul paralel de lumină face un unghi nenul cu axa lentilei imaginea obținută nu mai este un punct luminos, ci o pată de lumină de forma unei comete. Efectul este cu atît mai puternic cu cît unghiul cu axa optică este mai mare.

Aberația cromatică[modificare | modificare sursă]

Materialul transparent al lentilei (sticlă, materiale plastice, lichide, etc.) nu refractă lumina de toate culorile în același fel. Fenomenul se numește dispersie și înseamnă dependența indicelui de refracție de lungimea de undă; el se manifestă în cazul lentilelor prin formarea de imagini la distanțe diferite și de mărimi diferite în funcție de culoare. Imaginile obținute cu o astfel de lentilă vor prezenta irizări colorate ale părților din imagine care ar trebui să prezinte o trecere bruscă de la o zonă luminoasă la una întunecată.

Distorsiuni[modificare | modificare sursă]

Adesea, un obiect cu muchii drepte va da prin lentilă o imagine în care aceste muchii sînt curbate, fie toate spre axa optică, fie toate spre marginea cadrului. Acest fenomen se datorează faptului că relația dintre unghiul de intrare în lentilă (unghiul dintre raza venită de la un punct și axa optică) și unghiul de ieșire (dintre axa optică și imaginea punctului respectiv) nu este liniară. În funcție de sensul abaterii de la neliniaritate, imaginea unui dreptunghi va deveni fie în formă de "butoiaș" fie de "perniță".

Curbura câmpului[modificare | modificare sursă]

Imaginea unui obiect plan așezat perpendicular pe axa optică este în mod ideal tot plană. În realitate, lentilele simple dau o imagine curbată, astfel încît surprinderea acestei imagini pe un sensor plan - film fotografic (pelicula cinematografică, sensor CCD, etc.) suferă de o neclaritate din ce în ce mai pronunțată spre marginea cadrului.

Astigmatism[modificare | modificare sursă]

În mod ideal imaginea unui punct luminos trebuie să fie tot un punct. În practică, lentilele reale (inclusiv lentila ochiului, cristalinul) nu au o formă perfectă, și deci imaginea unui punct este o pată luminoasă cu atît mai mare cu cît efectul e mai puternic. Astigmatismul ochiului se poate corecta folosind lentile cilindrice.

Bibliografie[modificare | modificare sursă]

  • G.C. Moisil, E. Curatu, Optică: teorie și aplicații, Editura Tehnică, București, 1986

Vezi și[modificare | modificare sursă]

Legături externe[modificare | modificare sursă]

Commons
Wikimedia Commons conține materiale multimedia legate de Lupe