acromático

Una lente acromática es una lente compuesta, típicamente hecha de dos o más elementos de lente, diseñada para enfocar dos longitudes de onda de luz en el mismo punto. El efecto práctico es la eliminación de la aberración cromática, la franja de color que ocurre cuando una lente simple dobla diferentes colores en diferentes cantidades. La mayoría de las lentes acromáticas combinan un elemento convexo hecho de vidrio crown con un elemento cóncavo hecho de vidrio flint; los diferentes índices de refracción y propiedades dispersivas de estos materiales se eligen para que la luz roja y azul converjan en un solo plano focal.

Las matemáticas del diseño acromático se basan en el concepto del número de Abbe, una medida de cuánto un material de vidrio dispersa las longitudes de onda. El vidrio crown típicamente tiene un número de Abbe alrededor de 58; el vidrio flint alrededor de 36. Al combinar elementos con diferentes números de Abbe, el diseñador puede igualar la distancia focal para dos longitudes de onda elegidas, generalmente rojo (alrededor de 656 nm) y azul (alrededor de 486 nm), aceptando cierto error residual en las longitudes de onda verdes. Este error residual se llama espectro secundario.

Las lentes acromáticas vienen en formas estándar. El doblete, dos elementos cementados, es el más común; es compacto, relativamente económico y suficiente para aperturas y anchos de campo moderados. Los telescopios, los objetivos de microscopio y las lentes de cámara a menudo emplean dobletes como su elemento corrector principal. Los tripletes y las combinaciones de orden superior añaden más elementos de vidrio para reducir aún más el espectro secundario y para corregir otras aberraciones como la aberración esférica y la curvatura de campo simultáneamente. Los diseños apocromáticos, que enfocan tres longitudes de onda y reducen el espectro secundario a niveles casi imperceptibles, son la opción premium, pero cuestan significativamente más.

Los límites prácticos de una lente acromática dependen de la apertura (el diámetro del área de captación de luz) y el campo de visión. Una lente acromática de pequeña apertura, por ejemplo f/15, mostrará una excelente corrección de color incluso en un doblete simple. Una lente acromática rápida, por ejemplo f/4, debe ser más sofisticada porque las aperturas más amplias y los ángulos de haz más grandes amplifican el error cromático residual. El cementado de los dos elementos de vidrio es crítico: si el cemento se degrada o los elementos se separan, la lente pierde su corrección de color y desarrolla nuevamente franjas de color visibles.

El término acromático deriva del prefijo griego a- (sin) y chroma (color). Surgió en el siglo XVIII cuando los fabricantes de óptica aprendieron a combinar diferentes vidrios intencionalmente; antes de eso, todas las lentes exhibían franjas de color. Hoy en día, a pesar del auge de las lentes apocromáticas y los tipos de vidrio exóticos, la humilde lente acromática sigue siendo el caballo de batalla de la óptica asequible, que se encuentra en microscopios de laboratorio, telescopios de topografía y lentes de cámara de nivel básico donde una corrección de color moderada es aceptable y el costo es importante.