Cosa sono le lenti, quali e quante ne esistono. Spiegazioni dei fenomeni sulle diverse tipologie


Ottica:

Argomenti trattati:
Rifrazione - Riflessione totale - Prisma - Cenni lenti e costruzione delle immagini relative - Lenti convergenti - Lenti divergenti - Lenti sottili

Cenni lenti e costruzione delle immagini relative

Si indicherà con il termine di “lente” un qualsiasi corpo trasparente limitato da due superfici curve o da una superficie piana ed una curva, in grado di modificare la traiettoria di un raggio luminoso che la attraversi.
Le lenti si distinguono in convergenti, riconoscibili per una forma più spessa al centro e più sottile ai bordi, oppure divergenti, di forma più spessa ai bordi e più sottile al centro.
Chiamiamo: raggi di curvatura di una lente i raggi delle sfere cui le calotte che costituiscono la lente appartengono.
L'asse che congiunge i centri di tali sfere è detto asse principale. Il punto in cui l'asse ottico incontra la lente è detto invece centro ottico. Ogni retta per il centro ottico è detta asse secondario.

-Lenti convergenti
Consideriamo un fascio di raggi paralleli all'asse principale. Si sperimenta facilmente che tutti i raggi vengono rifratti in modo da occorrere in un unico punto detto FUOCO della lente.
Ogni lente ovviamente possiede due fuochi simmetrici, posti dall'una e dall'altra parte della lente, poichè l'effetto prodotto dalla lente è indipendente dalla faccia impressionata dalla luce. Lo stesso si osserva per un qualsiasi altro asse, per il quale si determina un fuoco secondario F', che contribuisce a formare il piano focale della lente.
Per costruire geometricamente l'immagine prodotta da una lente è sufficiente tenere presente che:
- il raggio passante per il centro ottico attraversa la lente senza essere deviato.
- un raggio parallelo all'asse principale viene deviato sul fuoco della lente.
- un raggio che passa per il fuoco è deviato parallelamente all'asse principale.
A differenza degli specchi sferici, il fuoco di una lente non può essere determinato mediante costruzioni puramente geometriche, poichè la rifrazione dipende dal materiale che costituisce la lente.

Se consideriamo una sorgente luminosa puntiforme posta davanti ad una lente, notiamo che tutti i raggi provenienti da tale sorgente vengono rifratti in modo da intersecarsi in un altro punto, che sarà il punto coniugato del punto oggetto in questione.
Possiamo allora affermare che una lente convergente di piccola apertura e di piccolo spessore trasforma un fascio omocentrico di raggi di vertice S in un altro fascio omocentrico di vertice S'; S ed S' sono punti coniugati.

- Lenti divergenti
La principale differenza di una lente divergente rispetto ad una convergente è costituita dal fatto che se consideriamo un fascio di raggi paralleli all'asse principale della lente, essi verranno rifratti non in modo da intersecarsi in un punto, ma in modo da "divergere" senza mai intersecarsi.
Se però consideriamo i prolungamenti dei raggi rifratti, essi occorrono in un punto sull'asse principale.
Dunque il fuoco di una lente divergente è un punto virtuale, nel senso che è determinato non direttamente dai raggi rifratti, ma dai loro prolungamenti.
Poichè discorso analogo si può riferire ad un qualsiasi altro asse che non sia quello principale, diremo che il piano focale di una lente divergente è di tipo virtuale e sarà definito come il piano nel quale si forma l'immagine virtuale di un oggetto posto all'infinito.
La formazione delle immagini mediante le lenti divergenti si ottiene utilizzando i metodi già visti in precedenza.

- Lenti sottili
Le lenti sottili sono quelle lenti che vengono considerate prive di spessore.
In questo caso è possibile indicare l’equazione che descrive la posizione di una immagine:
1/p+1/q=1/f;
questa relazione mette in relazione la distanza dell’oggetto p, la distanza dell’immagine q con la distanza focale f della lente.
L’ingrandimento m dell’immagine formata da una lente è dato da:
m=-q/p
Per convenzione si indica la distanza focale come positiva per le lenti convergenti e negative per le divergenti. Analogamente l’ingrandimento si considera positivo per una immagine dritta e negativo per l’immagine capovolta.
Infine, si considera positiva la distanza dell’immagine se questa è dalla parte opposta dell’oggetto rispetto alla lente, negativa nel caso in cui è dalla stessa parte.