Pentru a vă înregistra, vă rugăm să trimiteți un email către administratorul site-ului.
Pune o întrebare

3.6k intrebari

6.8k raspunsuri

15.5k comentarii

2.5k utilizatori

0 plusuri 0 minusuri
1.0k vizualizari
Buna ziua!

Ce forme trebuie sa aiba fetele de curbura ale unei lentile pentru a evita aberatia de sfericitate? (O combinatie de care am auzit este parabola-hiperbola)
Novice (327 puncte) in categoria Fizica

2 Raspunsuri

3 plusuri 0 minusuri
 
Cel mai bun raspuns
Pentru unele cazuri simple există forme care au nume în geometrie, de exemplu elipsoidale și hiperboloidale. Dar de regulă suprafețele optice care nu sînt sferice se numesc simplu asferice, pentru că alt nume nu există.

Forma unei suprafețe optice asferice depinde mult de situația concretă în care urmează să fie folosită, adică pentru o anumită configurație a razelor de lumină care intră și care ies, pentru că numai în acea situație forma proiectată a lentilei este optimă. Dacă razele intră altfel, lentila suferă din nou de aberații, care pot fi chiar mai puternice decît cele sferice.

Iată două exemple foarte simple de lentile asferice:

1. Avem o lentilă plan-convexă care urmează să primească un fascicul paralel pe care să-l focalizeze într-un punct. Fasciculul paralel intră prin fața plană, perpendicular pe ea. În situația asta, suprafața convexă a lentilei trebuie să fie un hiperboloid de rotație, al cărui unghi limită e dat de indicele de refracție al materialului lentilei, iar focarul exterior este în punctul unde vrem să concentrăm razele. Asta e forma ideală a lentilei (în optică geometrică, adică neglijînd difracția). Orice altă formă a lentilei va duce la aberații optice. Tot așa, orice abatere de la configurația dată va strica proprietățile lentilei. De exemplu, dacă fasciculul de intrare nu intră perpendicular pe fața plană, fasciculul de ieșire nu mai converge spre un punct. Dacă fasciculul de intrare nu e paralel, atunci iarăși cel de ieșire nu va mai fi perfect convergent. De asemenea, dacă această lentilă perfectă o punem în fascicul invers, cu fața convexă spre fasciculul paralel, nu-și va mai face treaba perfect.

2. Avem o sursă de lumină punctiformă în interiorul unui material transparent și ne punem întrebarea: care e forma perfectă a suprafeței acelui material transparent pentru ca fasciculul de lumină să iasă paralel? Răspunsul este: un elipsoid de rotație, ai cărui parametri depind de indicele de refracție al materialului și de distanța dintre sursa punctiformă și suprafața de ieșire. În acest caz fasciulul iese cum trebuie, dar orice abatere duce la aberații optice. (Elipsoidul acesta se folosește la multe LED-uri, acolo unde vrem ca lumina care iese să fie cît mai bine direcționată; problema este că sursa nu e punctiformă, deci fasciculul nu iese paralel.)

În cazul general forma lentilelor asferice (de obiective foto, de ochelari etc.) se calculează prin optimizare, mai exact ca un compromis între mai multe efecte negative. Rezultatul nu este perfect, dar e mai bun decît la lentile sferice, pentru că la o formă asferică ai mai multă libertate. În general fabricarea unei lentile asferice e mai scumpă, deci plătești calitatea. La unele procese de fabricație însă nu contează dacă lentila e sferică sau nu, de exemplu la unele lentile produse la strung sau prin imprimare 3D, deci poți beneficia de avantajele lentilelor asferice la același preț ca la sferice (doar că mai trebuie să faci efortul de a calcula forma asferică).

Nu am auzit de lentile asferice care să iasă paraboloidale din calcul. Paraboloidul apare în schimb la oglinzi, unde forma ideală pentru o oglindă concavă care să concentreze un fascicul paralel într-un punct (sau invers: să colimeze într-un fascicul paralel lumina venită de la un punct) este cea a unui paraboloid de rotație. De aceea la multe telescoape cu oglindă și la antene de satelit se folosește forma de paraboloid.
Expert (12.9k puncte)
0 plusuri 0 minusuri

In cazul general orice dispozitiv optic are aberatie de sfericitate, chiar si dioptrul plan. Aceasta aberatie poate fi corectata la o lentila numai pentru o situatie concreta, numai in lumina monocromatica si numai pentru o sursa de lumina punctiforma situata in axul optic.  Solutia generala este o suprafata de revolutie asferica. Sunt cazuri particulare cand se pot folosi suprafete de ordinul doi, chiar si sferice. De exemplu, un menisc convergent cu raportul razelor de curbura in concordanta cu indicele de refractie transforma corect (stigmatic) un fascicul divergent intr-un fascicul cu divergenta mai mica.

Junior (817 puncte)
...