Lente

Una lente es un dispositivo óptico transmisivo que enfoca o dispersa un haz de luz por medio de la refracción. Una lente simple consta de una sola pieza de material transparente, mientras que una lente compuesta consta de varias lentes simples (elementos), generalmente dispuestas a lo largo de un eje común. Las lentes están hechas de materiales como el vidrio o el plástico, y se muelen y pulen o moldean en la forma deseada. Una lente puede enfocar la luz para formar una imagen, a diferencia de un prisma, que refracta la luz sin enfocar. Los dispositivos que enfocan o dispersan de manera similar ondas y radiación distintas de la luz visible también se denominan lentes, como lentes de microondas, lentes de electrones, lentes acústicas o lentes explosivas.

Las lentes se utilizan en varios dispositivos de imágenes como telescopios, binoculares y cámaras. También se utilizan como ayudas visuales en gafas para corregir defectos de visión como la miopía y la hipermetropía.

Historia

La palabra lente proviene de lēns, el nombre en latín de la lenteja (una semilla de una planta de lentejas), porque una lente doblemente convexa tiene forma de lenteja. La lenteja también da nombre a una figura geométrica.

Algunos estudiosos argumentan que la evidencia arqueológica indica que hubo un uso generalizado de lentes en la antigüedad, durante varios milenios. La llamada lente de Nimrud es un artefacto de cristal de roca que data del siglo VII a. C. que puede o no haber sido utilizado como lupa o lupa. Otros han sugerido que ciertos jeroglíficos egipcios representan "lentes meniscales de vidrio simples".

La referencia cierta más antigua al uso de lentes proviene de la obra de teatro de Aristófanes Las nubes (424 a. C.) que menciona un vidrio ardiendo. Plinio el Viejo (siglo I) confirma que los vidrios ardientes se conocían en la época romana. Plinio también tiene la referencia más antigua conocida sobre el uso de lentes correctivos cuando menciona que se decía que Nerón miraba los juegos de gladiadores usando una esmeralda (presumiblemente cóncava para corregir la miopía, aunque la referencia es vaga). Tanto Plinio como Séneca el Joven (3 a. C.-65 d. C.) describieron el efecto de aumento de un globo de vidrio lleno de agua.

Ptolomeo (siglo II) escribió un libro sobre Óptica, que sin embargo sobrevive solo en la traducción latina de una traducción árabe incompleta y muy pobre. Sin embargo, el libro fue recibido por eruditos medievales en el mundo islámico y comentado por Ibn Sahl (siglo X), quien a su vez fue mejorado por Alhazen (Libro de Óptica, siglo XI). La traducción árabe de la Óptica de Ptolomeo estuvo disponible en traducción latina en el siglo XII (Eugenio de Palermo 1154). Entre los siglos XI y XIII se inventaron las "piedras de lectura". Estas eran lentes plano-convexas primitivas hechas inicialmente cortando una esfera de vidrio por la mitad. Las lentes Visby de cristal de roca medievales (siglo XI o XII) pueden o no haber sido diseñadas para usarse como lentes ardientes.

Los anteojos se inventaron como una mejora de las "piedras de lectura" del período medieval alto en el norte de Italia en la segunda mitad del siglo XIII. Este fue el comienzo de la industria óptica de esmerilado y pulido de lentes para gafas, primero en Venecia y Florencia a finales del siglo XIII, y más tarde en los centros de fabricación de gafas tanto en los Países Bajos como en Alemania. Los fabricantes de gafas crearon tipos mejorados de lentes para la corrección de la visión basándose más en el conocimiento empírico obtenido al observar los efectos de las lentes (probablemente sin el conocimiento de la teoría óptica rudimentaria de la época).El desarrollo práctico y la experimentación con lentes llevaron a la invención del microscopio óptico compuesto alrededor de 1595 y al telescopio refractor en 1608, los cuales aparecieron en los centros de fabricación de anteojos en los Países Bajos.

Con la invención del telescopio y el microscopio hubo una gran cantidad de experimentación con las formas de las lentes en el siglo XVII y principios del XVIII por parte de aquellos que intentaban corregir los errores cromáticos observados en las lentes. Los ópticos intentaron construir lentes de diferentes formas de curvatura, asumiendo erróneamente que los errores surgían de defectos en la figura esférica de sus superficies. La teoría óptica sobre la refracción y la experimentación mostraba que ninguna lente de un solo elemento podía enfocar todos los colores. Esto condujo a la invención de la lente acromática compuesta por Chester Moore Hall en Inglaterra en 1733, una invención también reclamada por su compatriota inglés John Dollond en una patente de 1758.

Construcción de lentes simples.

La mayoría de las lentes son lentes esféricas: sus dos superficies son partes de las superficies de las esferas. Cada superficie puede ser convexa (sobresaliendo hacia afuera de la lente), cóncava (hundida en la lente) o plana (plana). La línea que une los centros de las esferas que forman las superficies de las lentes se llama eje de la lente. Normalmente, el eje de la lente pasa por el centro físico de la lente, debido a la forma en que se fabrican. Las lentes se pueden cortar o esmerilar después de la fabricación para darles una forma o tamaño diferente. El eje de la lente puede entonces no pasar por el centro físico de la lente.

Las lentes tóricas o esferocilíndricas tienen superficies con dos radios de curvatura diferentes en dos planos ortogonales. Tienen un poder focal diferente en diferentes meridianos. Esto forma una lente astigmática. Un ejemplo son los lentes para anteojos que se usan para corregir el astigmatismo en el ojo de una persona.

Tipos de lentes simples

Las lentes se clasifican por la curvatura de las dos superficies ópticas. Una lente es biconvexa (o doblemente convexa, o simplemente convexa) si ambas superficies son convexas. Si ambas superficies tienen el mismo radio de curvatura, la lente es equiconvexa. Una lente con dos superficies cóncavas es bicóncava (o simplemente cóncava). Si una de las superficies es plana, la lente es plano-convexa o plano-cóncava dependiendo de la curvatura de la otra superficie. Una lente con un lado convexo y otro cóncavo es convexa-cóncava o menisco. Es este tipo de lente el que se usa más comúnmente en lentes correctivos.

Si la lente es biconvexa o plano-convexa, un haz de luz colimado que pasa a través de la lente converge en un punto (un foco) detrás de la lente. En este caso, la lente se llama lente positiva o convergente. Para una lente delgada en el aire, la distancia desde la lente hasta el punto es la distancia focal de la lente, que comúnmente se representa como f en diagramas y ecuaciones. Una lente hemisférica extendida es un tipo especial de lente plano-convexa, en la que la superficie curva de la lente es un hemisferio completo y la lente es mucho más gruesa que el radio de curvatura.

Si la lente es bicóncava o planocóncava, un haz de luz colimado que pasa a través de la lente es divergente (propagación); por lo tanto, la lente se denomina lente negativa o divergente. El rayo, después de pasar a través de la lente, parece emanar de un punto particular en el eje frente a la lente. Para una lente delgada en el aire, la distancia desde este punto hasta la lente es la distancia focal, aunque es negativa con respecto a la distancia focal de una lente convergente.

Las lentes convexas-cóncavas (meniscos) pueden ser positivas o negativas, dependiendo de las curvaturas relativas de las dos superficies. Una lente de menisco negativo tiene una superficie cóncava más pronunciada y es más delgada en el centro que en la periferia. Por el contrario, una lente de menisco positivo tiene una superficie convexa más pronunciada y es más gruesa en el centro que en la periferia. Una lente delgada ideal con dos superficies de igual curvatura tendría potencia óptica cero, lo que significa que no convergería ni divergiría la luz. Sin embargo, todas las lentes reales tienen un grosor distinto de cero, lo que hace que una lente real con superficies curvas idénticas sea ligeramente positiva. Para obtener una potencia óptica exactamente cero, una lente de menisco debe tener curvaturas ligeramente desiguales para tener en cuenta el efecto del grosor de la lente.

Ecuación del fabricante de lentes

La distancia focal de una lente en el aire se puede calcular a partir de la ecuación del fabricante de lentes:

dóndees la distancia focal de la lente,es el índice de refracción del material de la lente,es el radio de curvatura (con signo, ver más abajo) de la superficie de la lente más cerca de la fuente de luz,es el radio de curvatura de la superficie de la lente más lejos de la fuente de luz, yes el grosor de la lente (la distancia a lo largo del eje de la lente entre los dos vértices de la superficie).

La distancia focal f es positiva para lentes convergentes y negativa para lentes divergentes. El recíproco de la distancia focal, 1/ f, es la potencia óptica de la lente. Si la distancia focal está en metros, da la potencia óptica en dioptrías (metros inversos).

Las lentes tienen la misma distancia focal cuando la luz viaja de atrás hacia adelante que cuando la luz va de adelante hacia atrás. Otras propiedades de la lente, como las aberraciones, no son las mismas en ambas direcciones.

Convención de signos para radios de curvatura R ₁ y R ₂

Los signos de los radios de curvatura de la lente indican si las superficies correspondientes son convexas o cóncavas. La convención de signos utilizada para representar esto varía, pero en este artículo una R positiva indica que el centro de curvatura de una superficie está más adelante en la dirección del viaje del rayo (derecha, en los diagramas adjuntos), mientras que una R negativa significa que los rayos llegan a la superficie. ya han pasado el centro de curvatura. En consecuencia, para superficies de lentes externas como se muestra en el diagrama anterior, R ₁ > 0 y R ₂ < 0 indican superficies convexas (usadas para hacer converger la luz en una lente positiva), mientras que R ₁ < 0 y R ₂ > 0 indican superficies cóncavas. El recíproco del radio de curvatura se llama curvatura. Una superficie plana tiene curvatura cero y su radio de curvatura es infinito.

Aproximación de lente delgada

Si d es pequeño en comparación con R ₁ y R ₂, entonces se puede realizar la aproximación de lente delgada. Para una lente en el aire, f viene dada por

Propiedades de imagen

Como se mencionó anteriormente, una lente positiva o convergente en el aire enfoca un haz colimado que viaja a lo largo del eje de la lente hacia un punto (conocido como punto focal) a una distancia f de la lente. Por el contrario, una fuente puntual de luz colocada en el punto focal se convierte en un haz colimado por la lente. Estos dos casos son ejemplos de formación de imágenes en lentes. En el primer caso, un objeto a una distancia infinita (representado por un haz de ondas colimado) se enfoca en una imagen en el punto focal de la lente. En este último, un objeto a la distancia focal de la lente se refleja en el infinito. El plano perpendicular al eje de la lente situado a una distancia f de la lente se denomina plano focal.

Si las distancias del objeto a la lente y de la lente a la imagen son S ₁ y S ₂ respectivamente, para una lente de espesor despreciable (lente delgada), en el aire, las distancias están relacionadas por la fórmula de la lente delgada:

Esto también se puede poner en la forma "newtoniana":

donde y .

La lente de una cámara forma una

imagen real de un objeto distante.

Por tanto, si un objeto se sitúa a una distancia S ₁ > f de una lente positiva de distancia focal f, encontraremos una distancia imagen S ₂ según esta fórmula. Si se coloca una pantalla a una distancia S ₂ en el lado opuesto de la lente, se forma una imagen en ella. Este tipo de imagen, que se puede proyectar en una pantalla o sensor de imagen, se conoce como imagen real. Este es el principio de la cámara, y también del ojo humano, en el que la retina sirve como sensor de imagen.

El ajuste de enfoque de una cámara ajusta S ₂, ya que el uso de una distancia de imagen diferente a la requerida por esta fórmula produce una imagen desenfocada (borrosa) para un objeto a una distancia de S ₁ de la cámara. Dicho de otra manera, la modificación de S ₂ hace que los objetos en un S ₁ diferente se enfoquen perfectamente.

En algunos casos, S ₂ es negativo, lo que indica que la imagen se forma en el lado opuesto de la lente desde donde se están considerando esos rayos. Dado que los rayos de luz divergentes que emanan de la lente nunca se enfocan y esos rayos no están físicamente presentes en el punto donde parecen formar una imagen, esto se denomina imagen virtual. A diferencia de las imágenes reales, una imagen virtual no se puede proyectar en una pantalla, pero aparece para un observador que mira a través de la lente como si fuera un objeto real en la ubicación de esa imagen virtual. Del mismo modo, aparece ante una lente posterior como si fuera un objeto en esa ubicación, por lo que la segunda lente podría enfocar nuevamente esa luz en una imagen real, S ₁luego se mide desde la ubicación de la imagen virtual detrás de la primera lente hasta la segunda lente. Esto es exactamente lo que hace el ojo cuando mira a través de una lupa. La lupa crea una imagen virtual (ampliada) detrás de la lupa, pero el cristalino del ojo vuelve a reproducir esos rayos para crear una imagen real en la retina.

Usando una lente positiva de distancia focal f, se obtiene una imagen virtual cuando S ₁ < f, por lo que la lente se usa como una lupa (en lugar de si S ₁ >> f como para una cámara). El uso de una lente negativa (f < 0) con un objeto real (S ₁ > 0) solo puede producir una imagen virtual (S ₂ < 0), de acuerdo con la fórmula anterior. También es posible que la distancia al objeto S ₁ sea negativa, en cuyo caso la lente ve el llamado objeto virtual. Esto sucede cuando la lente se inserta en un haz convergente (estando enfocado por una lente anterior) antes de la ubicación de su imagen real. En ese caso, incluso una lente negativa puede proyectar una imagen real, como lo hace una lente de Barlow.

Para una lente delgada, las distancias S ₁ y S ₂ se miden desde el objeto y la imagen hasta la posición de la lente, como se describe anteriormente. Cuando el grosor de la lente no es mucho más pequeño que S ₁ y S ₂ o hay varios elementos de lente (una lente compuesta), se debe medir desde el objeto y la imagen hasta los planos principales de la lente. Si las distancias S ₁ o S ₂ pasan por un medio que no sea aire o vacío, se requiere un análisis más complicado.

Aumento

El aumento lineal de un sistema de imágenes que usa una sola lente viene dado por

donde M es el factor de ampliación definido como la relación entre el tamaño de una imagen y el tamaño del objeto. La convención de signos aquí dicta que si M es negativo, como lo es para las imágenes reales, la imagen está al revés con respecto al objeto. Para imágenes virtuales M es positivo, por lo que la imagen es vertical.

Esta fórmula de aumento proporciona dos formas sencillas de distinguir lentes convergentes (f > 0) y divergentes (f < 0): Para un objeto muy cercano a la lente (0 < S ₁ < |f|), una lente convergente formaría una lente ampliada. imagen virtual (más grande), mientras que una lente divergente formaría una imagen desmagnificada (más pequeña); Para un objeto muy lejos de la lente (S ₁ > |f| > 0), una lente convergente formaría una imagen invertida, mientras que una lente divergente formaría una imagen vertical.

El aumento lineal M no siempre es la medida más útil del poder de aumento. Por ejemplo, al caracterizar un telescopio visual o binoculares que producen solo una imagen virtual, uno estaría más preocupado por el aumento angular, que expresa cuánto más grande aparece un objeto distante a través del telescopio en comparación con el ojo humano. En el caso de una cámara, se citaría la escala de placa, que compara el tamaño aparente (angular) de un objeto distante con el tamaño de la imagen real producida en el foco. La escala de la placa es el recíproco de la distancia focal de la lente de la cámara; Las lentes se clasifican como lentes de enfoque largo o lentes de gran angular según sus distancias focales.

El uso de una medida de aumento inapropiada puede ser formalmente correcto pero arrojar un número sin sentido. Por ejemplo, usando una lupa de 5 cm de distancia focal, sostenida a 20 cm del ojo ya 5 cm del objeto, se produce una imagen virtual en el infinito de tamaño lineal infinito: M = ∞. Pero el aumento angular es 5, lo que significa que el objeto parece 5 veces más grande a simple vista que sin la lente. Al tomar una foto de la luna usando una cámara con una lente de 50 mm, uno no se preocupa por el aumento lineal M ≈−50 mm /380 000 kilómetros =−1,3 × 10. Más bien, la escala de la placa de la cámara es de aproximadamente 1°/mm, de lo que se puede concluir que la imagen de 0,5 mm en la película corresponde a un tamaño angular de la luna vista desde la Tierra de aproximadamente 0,5°.

En el caso extremo donde un objeto está a una distancia infinita, S ₁ = ∞, S ₂ = f y M = − f /∞= 0, lo que indica que la imagen del objeto se reflejaría en un solo punto en el plano focal. De hecho, el diámetro del punto proyectado en realidad no es cero, ya que la difracción impone un límite inferior al tamaño de la función de dispersión de puntos. Esto se llama el límite de difracción.

Las imágenes de letras negras en una lente convexa delgada de distancia focal

f se muestran en rojo. Los rayos seleccionados se muestran para las letras

E,

I y

K en azul, verde y naranja, respectivamente. Nótese que

E (en 2

f) tiene una imagen real e invertida del mismo tamaño;

I (en

f) tiene su imagen en el infinito; y

K (en

f /2) tiene una imagen de doble tamaño, virtual y vertical.

Aberraciones

Las lentes no forman imágenes perfectas y una lente siempre presenta algún grado de distorsión o aberración que hace que la imagen sea una réplica imperfecta del objeto. El diseño cuidadoso del sistema de lentes para una aplicación particular minimiza la aberración. Varios tipos de aberración afectan la calidad de la imagen, incluida la aberración esférica, la coma y la aberración cromática.

Aberración esférica

La aberración esférica ocurre porque las superficies esféricas no tienen la forma ideal para una lente, pero son, con mucho, la forma más simple en la que se puede esmerilar y pulir el vidrio, por lo que se usan a menudo. La aberración esférica hace que los haces paralelos al eje de la lente, pero distantes de él, se enfoquen en un lugar ligeramente diferente al de los haces cercanos al eje. Esto se manifiesta como un desenfoque de la imagen. La aberración esférica se puede minimizar con formas de lentes normales eligiendo cuidadosamente las curvaturas de la superficie para una aplicación particular. Por ejemplo, una lente plano-convexa, que se usa para enfocar un haz colimado, produce un punto focal más nítido cuando se usa con el lado convexo hacia la fuente del haz.

Coma

Coma, o aberración comática, deriva su nombre de la apariencia de cometa de la imagen aberrada. El coma ocurre cuando se refleja un objeto fuera del eje óptico de la lente, donde los rayos pasan a través de la lente en un ángulo con el eje θ. Los rayos que pasan por el centro de una lente de distancia focal f se enfocan en un punto a una distancia f tan θ del eje. Los rayos que pasan a través de los márgenes exteriores del cristalino se enfocan en diferentes puntos, ya sea más lejos del eje (coma positivo) o más cerca del eje (coma negativo). En general, un haz de rayos paralelos que pasan a través de la lente a una distancia fija del centro de la lente se enfocan en una imagen en forma de anillo en el plano focal, conocida como círculo comático.. La suma de todos estos círculos da como resultado un destello en forma de V o similar a un cometa. Al igual que con la aberración esférica, el coma se puede minimizar (y en algunos casos eliminar) eligiendo la curvatura de las dos superficies de la lente para que coincida con la aplicación. Las lentes en las que se minimizan tanto la aberración esférica como el coma se denominan lentes de mejor forma.

Aberración cromática

La aberración cromática es causada por la dispersión del material de la lente: la variación de su índice de refracción, n, con la longitud de onda de la luz. Dado que, de las fórmulas anteriores, f depende de n, se deduce que la luz de diferentes longitudes de onda se enfoca en diferentes posiciones. La aberración cromática de una lente se ve como franjas de color alrededor de la imagen. Se puede minimizar mediante el uso de un doblete acromático (o acromático) en el que dos materiales con diferente dispersión se unen para formar una sola lente. Esto reduce la cantidad de aberración cromática en un cierto rango de longitudes de onda, aunque no produce una corrección perfecta. El uso de acromáticos fue un paso importante en el desarrollo del microscopio óptico. Un apocromático es una lente o un sistema de lentes con una corrección de la aberración cromática aún mejor, combinada con una corrección de la aberración esférica mejorada. Los apocromáticos son mucho más caros que los acromáticos.

También se pueden usar diferentes materiales de lentes para minimizar la aberración cromática, como recubrimientos especializados o lentes hechos de fluorita de cristal. Esta sustancia natural tiene el número de Abbe más alto conocido, lo que indica que el material tiene baja dispersión.

Otros tipos de aberración

Otros tipos de aberraciones incluyen la curvatura de campo, la distorsión de barril y de cojín y el astigmatismo.

Difracción de apertura

Incluso si una lente está diseñada para minimizar o eliminar las aberraciones descritas anteriormente, la calidad de la imagen todavía está limitada por la difracción de la luz que pasa a través de la apertura finita de la lente. Una lente con difracción limitada es aquella en la que las aberraciones se han reducido hasta el punto en que la calidad de la imagen está limitada principalmente por la difracción en las condiciones de diseño.

Lentes compuestas

Las lentes simples están sujetas a las aberraciones ópticas discutidas anteriormente. En muchos casos, estas aberraciones se pueden compensar en gran medida mediante el uso de una combinación de lentes simples con aberraciones complementarias. Una lente compuesta es una colección de lentes simples de diferentes formas y hechas de materiales de diferentes índices de refracción, dispuestas una tras otra con un eje común.

El caso más simple es cuando las lentes se colocan en contacto: si las lentes de distancias focales f ₁ y f ₂ son "delgadas", la distancia focal combinada f de las lentes viene dada por

Dado que 1/ f es la potencia de una lente, se puede ver que las potencias de las lentes delgadas en contacto son aditivas.

Si dos lentes delgadas están separadas en el aire por una distancia d, la distancia focal para el sistema combinado está dada por

La distancia desde el punto focal frontal de las lentes combinadas hasta la primera lente se denomina distancia focal frontal (FFL):

De manera similar, la distancia desde la segunda lente hasta el punto focal posterior del sistema combinado es la distancia focal posterior (BFL):

Como d tiende a cero, las distancias focales tienden al valor de f dado para lentes delgadas en contacto.

Si la distancia de separación es igual a la suma de las distancias focales (d = f ₁ + f ₂), la FFL y la BFL son infinitas. Esto corresponde a un par de lentes que transforman un haz paralelo (colimado) en otro haz colimado. Este tipo de sistema se denomina sistema afocal, ya que no produce convergencia o divergencia neta del haz. Dos lentes en esta separación forman el tipo más simple de telescopio óptico. Aunque el sistema no altera la divergencia de un haz colimado, sí altera el ancho del haz. El aumento de tal telescopio está dado por

que es la relación entre el ancho del haz de salida y el ancho del haz de entrada. Tenga en cuenta la convención de signos: un telescopio con dos lentes convexas (f ₁ > 0, f ₂ > 0) produce un aumento negativo, lo que indica una imagen invertida. Una lente convexa más una cóncava (f ₁ > 0 > f ₂) produce un aumento positivo y la imagen es vertical. Para obtener más información sobre telescopios ópticos simples, consulte Telescopio refractor § Diseños de telescopio refractor.

Tipos no esféricos

Las lentes cilíndricas tienen curvatura a lo largo de un solo eje. Se utilizan para enfocar la luz en una línea o para convertir la luz elíptica de un diodo láser en un haz redondo. También se utilizan en lentes anamórficos de películas.

Las lentes asféricas tienen al menos una superficie que no es esférica ni cilíndrica. Las formas más complicadas permiten que tales lentes formen imágenes con menos aberración que las lentes simples estándar, pero son más difíciles y costosas de producir. Anteriormente, estos eran complejos de fabricar y, a menudo, extremadamente costosos, pero los avances tecnológicos han reducido en gran medida el costo de fabricación de tales lentes.

Una lente Fresnel tiene su superficie óptica dividida en anillos estrechos, lo que permite que la lente sea mucho más delgada y liviana que las lentes convencionales. Las lentes Fresnel duraderas se pueden moldear de plástico y son económicas.

Las lentes lenticulares son conjuntos de microlentes que se utilizan en la impresión lenticular para crear imágenes que tienen una ilusión de profundidad o que cambian cuando se ven desde diferentes ángulos.

La lente bifocal tiene dos o más distancias focales graduadas en la lente.

Una lente de índice de gradiente tiene superficies ópticas planas, pero tiene una variación radial o axial en el índice de refracción que hace que la luz que pasa a través de la lente se enfoque.

Un axicon tiene una superficie óptica cónica. Muestra una fuente puntual en una línea a lo largo del eje óptico, o transforma un rayo láser en un anillo.

Los elementos ópticos difractivos pueden funcionar como lentes.

Las superlentes están hechas de metamateriales de índice negativo y pretenden producir imágenes con resoluciones espaciales que exceden el límite de difracción. Las primeras superlentes se fabricaron en 2004 utilizando un metamaterial de este tipo para microondas. Otros investigadores han hecho versiones mejoradas. A partir de 2014, la superlente aún no se ha demostrado en longitudes de onda visibles o del infrarrojo cercano.

Se ha desarrollado un prototipo de lente plana ultrafina, sin curvatura.

Usos

Una sola lente convexa montada en un marco con un asa o soporte es una lupa.

Los lentes se utilizan como prótesis para la corrección de errores de refracción como la miopía, la hipermetropía, la presbicia y el astigmatismo. (Consulte lentes correctivos, lentes de contacto, anteojos). La mayoría de los lentes que se usan para otros fines tienen una simetría axial estricta; las lentes de los anteojos son solo aproximadamente simétricas. Por lo general, tienen la forma de encajar en un marco aproximadamente ovalado, no circular; los centros ópticos se colocan sobre los globos oculares; su curvatura puede no ser axialmente simétrica para corregir el astigmatismo. Los lentes de las gafas de sol están diseñados para atenuar la luz; Se pueden fabricar lentes de sol que también corrigen las deficiencias visuales.

Otros usos son en sistemas de imágenes como monoculares, binoculares, telescopios, microscopios, cámaras y proyectores. Algunos de estos instrumentos producen una imagen virtual cuando se aplican al ojo humano; otros producen una imagen real que se puede capturar en una película fotográfica o un sensor óptico, o se puede ver en una pantalla. En estos dispositivos, las lentes a veces se combinan con espejos curvos para crear un sistema catadióptrico en el que la aberración esférica de la lente corrige la aberración opuesta en el espejo (como los correctores de menisco y Schmidt).

Las lentes convexas producen una imagen de un objeto en el infinito en su foco; si se toma una imagen del sol, gran parte de la luz visible e infrarroja que incide sobre la lente se concentra en la imagen pequeña. Una lente grande crea suficiente intensidad para quemar un objeto inflamable en el punto focal. Dado que la ignición se puede lograr incluso con una lente mal hecha, las lentes se han utilizado como lentes ardientes durante al menos 2400 años. Una aplicación moderna es el uso de lentes relativamente grandes para concentrar la energía solar en celdas fotovoltaicas relativamente pequeñas, recolectando más energía sin necesidad de utilizar celdas más grandes y costosas.

Los sistemas de radar y radioastronomía a menudo usan lentes dieléctricos, comúnmente llamados antena de lente para refractar la radiación electromagnética en una antena colectora.

Las lentes pueden rayarse y desgastarse. Los revestimientos resistentes a la abrasión están disponibles para ayudar a controlar esto.