Cosa succede quando la luce entra in un obiettivo: rifrazione, messa a fuoco e formazione dell'immagine
La fisica della luce attraverso un obiettivo
Quando la luce passa dall'aria al vetro (o plastica), cambia velocità e direzione—rifrazione. Un obiettivo usa superfici curve per piegare sistematicamente i raggi, creando immagini reali o virtuali.
1. Convergenza e divergenza
- Lente convessa (convergente): Più spessa al centro. I raggi paralleli si piegano verso l'asse ottico, incontrandosi nel punto focale (F).
- Lente concava (divergente): Più sottile al centro. I raggi paralleli si allontanano, sembrano divergere da un punto focale virtuale dietro la lente.
2. Lunghezza focale e potere
- Lunghezza focale (f): Distanza dal centro della lente al punto focale.
- Potere (diottrie): P = 1/f (metri). f più corto = potere più alto = maggiore piegatura.
3. Formazione dell'immagine
| Posizione oggetto | Immagine lente convessa | Immagine lente concava |
|---|---|---|
| Oltre 2F | Reale, invertita, ridotta (tra F e 2F) | Virtuale, eretta, ridotta (tra lente e F) |
| A 2F | Reale, invertita, stessa dimensione (a 2F) | Virtuale, eretta, ridotta |
| Tra F e 2F | Reale, invertita, ingrandita (oltre 2F) | Virtuale, eretta, ridotta |
| A F | Nessuna immagine (raggi paralleli) | Virtuale, eretta, ridotta |
| Dentro F | Virtuale, eretta, ingrandita (stesso lato) | Virtuale, eretta, ridotta |
4. Ingrandimento
M = altezza immagine / altezza oggetto = distanza immagine / distanza oggetto. Lunghezza focale corta → alto potere d'ingrandimento (lente d'ingrandimento semplice).
5. Aberrazioni (imperfezioni)
- Cromatica: Lunghezze d'onda diverse si focalizzano in punti diversi (frange colore). Corretta con doppiette acromatiche/apocromatiche (vetro a bassa dispersione).
- Sferica: I raggi marginali si focalizzano più vicini dei raggi paraxiali. Elementi asferici o lenti composte correggono.
- Coma, astigmatismo, curvatura di campo, distorsione: Aberrazioni fuori asse—corrette in progetti multi-elemento.
6. Immagini reali vs virtuali
- Reale: I raggi convergono effettivamente. Proiettabile su schermo/sensore. (Fotocamera, proiettore, retina occhio.)
- Virtuale: I raggi sembrano solo divergere da un punto. Non proiettabile. Visione guardando attraverso la lente (ingranditore, oculare).
Ogni strumento ottico—fotocamera, telescopio, microscopio, proiettore, occhiali—si basa su questi principi. La lente è il controllore del traffico della luce.