lenti

Le lenti

Che cosa e' una lente? Una lente e' un elemento ottico che ha la proprieta' di concentrare o divergere i raggi di luce. Le lenti sono realizzate in vetro o materiali plastici. Esistono anche dispositivi simili, che operano su altre bande dello spettro elettromagnetico o altre forme di radiazione, comunque chiamati lenti.

Tipi di lenti

Oggi le lenti vengono utilizzate per le applicazioni piu' disparate e vengono divise in diverse categorie in base al loro utilizzo :

Lenti per occhiali da vista
Lenti a contatto
Lenti cosmetiche
Lenti di ingrandimento
Lenti polarizzate
Lenti progressive
Lenti fotocromatiche
Lenti oftalmiche
Lenti titanio

Storia delle lenti

Le prime informazioni e il primo utilizzo sull'uso di lenti risalgono all'antica Grecia, grazie alla commedia Le nuvole di Aristofane (424 a.C.), in cui si fa menzione della lente come strumento per concentrare i raggi solari ed accendere il fuoco.
Plinio il vecchio stabiliva che le lenti per accendere il fuoco erano note ai tempi dell'impero romano e ne menziona il primo uso come strumento di correzione ottica, infatti Nerone durante i giochi, guardava i gladiatori attraverso uno smeraldo di sezione concava, presumibilmente per correggere una miopia.
Seneca descrive l'effetto ingrandente di un recipiente sferico di vetro pieno d'acqua. Il matematico arabo Alhazen, scrisse il primo grande trattato di ottica, in cui descrive come nell'occhio umano il cristallino formi un'immagine sulla retina.
L'utilizzo comune delle lenti non si ha comunque fino all'invenzione degli occhiali, probabilmente avvenuta in Italia intorno al 1280. Con il passare degli anni e con il forte avvento della tecnologia furono scoperte vari tipi di lenti e il tipo piu' comune e' rappresentato dalle lenti sferiche, caratterizzate dall'avere le due superfici opposte costituite idealmente da porzioni di una sfera di dato raggio, R1 ed R2. Ciascuno di questi parametri e' il raggio di curvatura della corrispondente superficie.
Il segno di r1 determina la forma della superficie: se r1 e' positivo la superficie e' convessa, se negativa la superficie e' concava, se r1 e' infinito la superficie ha curvatura zero, ovvero e' piatta.
Lo stesso vale per la superficie opposta lungo il cammino ottico, ma con i segni invertiti.
La linea passante per i centri delle sfere ideali e generalmente passante anche per il centro geometrico della lente e' detto asse.
Le lenti sono classificate secondo la curvatura delle due superfici:esiste, quindi, la lente biconvessa o semplicemente convessa se entrambe sono convesse, biconcava o concava se entrambe sono concave, piano-convessa se una e' piatta e l'altra convessa, piano-concava se una e' piatta l'altra e' concava, concavo convessa se sono una concava ed una convessa e solo nell'ultimo caso, se le superfici hanno uguale raggio la lente si definisce menisco, anche se il termine e' a volte usato per indicare una generica lente concavo convessa. Invece se la lente e' biconvessa o piano-convessa un fascio di luce collimato o parallelo all'asse che attraversa la lente viene fatto convergere (o focalizzare) su un punto dell'asse, ad una certa distanza oltre la lente nota come distanza focale e questo tipo di lente e' definita positiva; se la lente e' biconcava o piano-concava, un fascio collimato e' fatto divergere e la lente e' definita negativa; tutto cio' non si verifica nella lente concavo convessa
dove , la convergenza o divergenza e' determinata dalla differenza di curvatura delle due superfici. Se i raggi sono uguali il fascio luminoso non converge né diverge.
Cosa fondamentale per la progettazione di ogni lente e' la scelta del materiale, che puo' essere il vetro (normale, Crown, Flint ecc), un cristallo minerale come il quarzo o il berillo, oppure un materiale plastico. La scelta di ogni tipo di lente e' subordinata alla sua destinazione d'uso, dello spettro elettromagnetico trattato, della robustezza e deformabilita' meccanica, della riduzione delle aberrazioni e soprattutto il costo finale. Il costo di una lente e' subordinato all'aumentare della qualita' ottica, dovuta alla purezza dei materiali e alle particolari lavorazioni della superficie.
Le lenti di plastica economiche possono essere semplicemente stampate, mentre lenti destinate a strumenti ottici di qualita' vengono prodotte per successivi passaggi di molatura e lucidatura fino a raggiungere la curvatura necessaria. La lucidatura puo' essere effettuata con polveri abrasive a bagno di acqua o balsamo. Per raggiungere gradi di lucidatura molto elevati si usa anche polvere di diamante e ossido di cerio e al termine di tale processo, la lente puo' essere rivestita con un materiale metallico o non (coating) allo scopo di ottenere particolari caratteristiche, come l'antiriflesso, l'antigraffio, l'antiappannante, il filtro UV, il fondo riflettente per gli specchi e cosi via discorrendo.
I materiali usati nei rivestimenti antiriflesso hanno un indice di rifrazione intermedio tra il vetro e l'aria in modo da addolcire il passaggio da un indice all'altro. La lente se non viene costruita, secondo parametri standard, e con perfetta precisione, puo' provocare un particolare effetto negativo alla visione che e' definiato aberrazione ottica. L'aberrazione ottica e' una distorsione nella forma o nel colore di una immagine prodotta da un sistema ottico qualsiasi, composto da piu' lenti.
E' causata da imperfezioni o compromessi di costruzione e puo' essere ridotta o a volte eliminata utilizzando materiali migliori, lavorando in modo particolare le ottiche o accoppiando componenti diversi.
Elemento influenzante lo sviluppo dell'aberrazione e' lo spessore del mezzo ottico attraversato dalla luce, dalla scomposizione di questa ultima legata al fenomeno della rifrazione ed alla suddivisione nelle diverse lunghezze d'onda dei colori percepiti nel visibile. Esistono vari tipi di aberrazione ottica:aberrazione sferica, coma, astigmatismo dei fasci obliqui, aberrazione cromatica e diffrazione.