Cómo la combinación de lentes mejora la aberración óptica

Aberraciones ópticas

Si tomo una foto de un paisaje, ¿cómo esperas que termine luciendo esa imagen? Sí, probablemente el paisaje real. Ese es el punto de una fotografía. Esperamos que las cámaras y otros dispositivos que usan lentes para concentrar la luz se comporten de una manera específica. Básicamente, cuando las ondas de luz de una fuente pasan a través de una lente, se supone que esas ondas convergen en un solo punto. Así es como realmente ves una imagen a través de una lente. Pero a veces esto no sucede. A veces, las ondas de luz se pierden entre sí y, en lugar de converger, terminan en diferentes puntos, lo que da como resultado una imagen borrosa o distorsionada. Llamamos aberraciones ópticas a los factores que hacen que la luz no converja a través de una lente. Las aberraciones ópticas pueden ocurrir en telescopios, microscopios, cámaras y cualquier otra cosa que use lentes simples para producir una imagen. Entonces, ¿cómo arreglamos las aberraciones ópticas en una lente simple? La respuesta es compleja. Lo conseguirás en un minuto.

Aberraciones cromáticas

Ahora, las aberraciones técnicamente ópticas pueden ocurrir de varias formas. Sin embargo, se pueden clasificar en dos categorías principales. Primero están las aberraciones cromáticas , aberraciones que ocurren cuando la luz se refracta a través de la lente en varias longitudes de onda de color. Básicamente, piense en cómo se concentra la luz cuando brilla a través de una lupa. Así es como se supone que debe verse. Luego, piensa en lo que sucede cuando la luz atraviesa un prisma. Eso es lo que sucede en una aberración cromática. En lugar de converger, la luz se dispersa como ondas de luz de varias longitudes que se refractan de manera diferente. Las longitudes de onda de luz para el rojo terminan refractando en un ángulo diferente al de las ondas de luz para el azul, y se produce la aberración.

¿Entonces, como lo arreglamos? En el siglo XVIII, los científicos se dieron cuenta de que si algunas lentes refractan la luz roja en un ángulo y algunas refractan el azul en otro, combinándolas podrían hacer que ambas ondas de luz converjan en el mismo punto. El resultado fue un doblete , dos lentes de diferente material combinados para hacer converger luz de diferentes longitudes de onda. Un doblete es un ejemplo de lente compleja , una lente hecha de dos lentes de diferentes formas superficiales que comparten un eje. Es una lente compleja. Complejo. Mira, te dije que entenderías ese chiste más tarde. De todos modos, estas lentes complejas se pueden moldear de diferentes maneras para corregir diversas aberraciones cromáticas y devolver varias ondas de luz a un único punto de convergencia.

Aberración monocromática

El otro tipo principal de aberración óptica se llama aberración monocromática , en la que la distorsión es causada por la forma esférica de la lente. Básicamente, parte de la luz atraviesa la lente en ángulos más nítidos que otros, y aunque no se dispersan en ondas de luz de colores únicos, no convergen en un solo punto. La forma de la lente, la forma en que la lente se curva, puede causar esta aberración monocromática, por lo que remodelar la lente es una forma de intentar arreglarla. También podemos combinar lentes simples para crear lentes complejas que se curvan de diferentes maneras, lo que nuevamente funciona para corregir las aberraciones dentro de una sola lente.

Ahora, si podemos controlar la luz de manera mucho más eficiente con solo combinar dos lentes en uno, imagine lo que sucede cuando agregamos lentes nuevos por completo. La mayoría de las herramientas complejas, como cámaras, microscopios y telescopios, se basan en más de una sola lente. En cambio, las lentes complejas y simples se apilan dentro de un eje contenedor para crear la mayor cantidad de precisión y control, asegurando que la luz converja a través de una lente exactamente donde la necesitamos.

Resumen de la lección

Cuando la luz pasa a través de una lente, se supone que converge de una manera específica. Pero esto no siempre sucede. Llamamos aberraciones ópticas a los factores que hacen que la luz no converja a través de una lente . Hay dos tipos principales.

Se produce una aberración cromática cuando la luz se refracta a través de la lente en varias longitudes de onda de color. Básicamente, la luz blanca se divide y las ondas roja y azul se refractan en diferentes ángulos, por lo que no convergen. Este es un problema común en lentes simples, pero se puede solucionar con una lente compleja , una lente hecha de dos lentes de diferentes formas de superficie que comparten un eje. En este caso, estamos hablando de un doblete , en el que dos lentes de diferente material se combinan para hacer converger luz de diferentes longitudes de onda.

La otra forma principal en la que la luz no puede converger es a partir de una aberración monocromática , en la que la distorsión es causada por la forma esférica de la lente. Nuevamente, esto se puede corregir con lentes más complejos. A menudo, se compilan múltiples lentes complejos y simples para crear una cantidad aún mayor de control. A veces no es tan malo que las cosas se vuelvan un poco más complejas.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador