Le lenti sferiche sono dei corpi tridimensionali costituiti da un materiale trasparente; la loro superficie, come dice il nome stesso, è una superficie sferica, che può essere bombata verso l’esterno, o concava verso l’interno; in base a questo la lente potrà ingrandire o rimpicciolire l’immagine che vi viene riflessa.
Come nel caso degli specchi, anche per le lenti possiamo definire l’asse ottico come la retta che congiunge i centri delle superfici sferiche che costituiscono la lente; il centro O come il punto dell’asse ottico che è equidistante dalle pareti della lente, e la distanza focale come la distanza che separa il fuoco dal centro O.
Come sappiamo, quando un raggio di luce attraversa una superficie che rappresenta un mezzo diverso, il raggio viene rifratto; l’angolo di rifrazione che si forma permette di distinguerlo dal raggio di partenza.
Raggio incidente e raggio rifratto, quindi, non giacciono sulla stessa retta, ma presentano direzioni diverse. La stessa cosa accade nel caso di una lente sferica, in cui i mezzi che il raggio deve attraversare sono due; nel primo caso, si passa da aria a vetro, nel secondo da vetro ad aria.
Nel caso, però, delle lenti sottili, si ha un fenomeno differente.
Si parla di lenti sottili quando lo spessore della lente sia molto piccolo rispetto ai raggi delle superfici sferiche che la delimitano. In questo modo, la distanza tra le rette di incidenza che colpiscono la lente in prossimità del centro, e le rette che rappresentano i raggi uscenti, è trascurabile; si può considerare che il raggio esca dalla lente praticamente invariato rispetto come vi era entrato.
Possiamo ora introdurre la distinzione tra lenti sferiche convergenti e lenti sferiche divergenti, ipotizzando che esse siano anche lenti sottili; vediamo le loro caratteristiche.
Le lenti convergenti
Le lenti convergenti sono lenti che permettono migliorare l’immagine che vi viene riflessa, o di vederla meglio; per questo sono molto utilizzate per realizzare strumenti che permettono di migliorare la vista, come occhiali, e lenti di ingrandimento.
Queste lenti sono caratterizzate dal fatto di presentare una forma più sottile agli estremi, e una più bombata al centro. In corrispondenza dell’origine si ha il punto di massimo spessore:
Come nel caso degli specchi, anche per le lenti convergenti è possibile determinare la posizione dell’immagine che si forma. Dobbiamo fare attenzione, però, al tipo di raggio incidente che colpisce la lente.
Se il raggio incidente è parallelo all’asse ottico, allora li raggio rifratto converge nel fuoco ; se il raggio incidente passa esso stesso per il fuoco, allora il raggio rifratto avrà direzione parallela all’asse ottico; invece, se il raggio rifratto passa per il centro, si può considerare giacente sulla stessa retta di quello rifratto.
Come per gli specchi, basterà individuare due raggi riflessi, determinare le direzioni dei raggi rifratti, e la loro intersezione fornirà la posizione dell’immagine che si crea.
Anche in questo caso, in base alla posizione dell’oggetto che stiamo studiando, la sua immagine potrà essere reale o virtuale. Il primo caso si ha se l’oggetto si trova oltre il fuoco; l’immagine sarà rimpicciolita, uguale, o ingrandita rispetto a quella di partenza in base alla posizione di quest’ultima rispetto alla distanza focale).
Il secondo caso si verifica, invece, se l’oggetto si trova tra la lente e il fuoco; l’immagine prodotta è sempre ingrandita.
Se l’oggetto è nel punto esatto del fuoco non verrà individuata nessuna immagine.
Le lenti divergenti
Le lenti divergenti sono caratterizzate dal fatto di essere più spesse negli estremi, e in prossimità del centro raggiungono il loro spessore minimo.
Queste lenti fanno si che i raggi incidenti paralleli all’asse ottico vengano tutti rifratti, e che i loro prolungamenti si intersechino tutti nel fuoco.
In questo caso, l’immagine risultante è sempre virtuale, e rispetto all’oggetto di partenza, essa risulta sempre rimpicciolita.
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