planoconvexo

Una lente planoconvexa tiene una superficie plana en un lado y una superficie curva (convexa) en el otro. Esta asimetría la hace útil en sistemas ópticos donde la luz necesita ser enfocada o colimada en una dirección específica. El lado curvo hace la mayor parte del trabajo; el lado plano sirve como superficie de montaje o como cara de salida en ciertas configuraciones.

Las lentes planoconvexas vienen en dos orientaciones dependiendo de la aplicación. Cuando la luz entra primero por el lado curvo, la lente se comporta como un elemento de enfoque débil; cuando la luz entra primero por el lado plano, se convierte en una lente colimadora o produce una distancia focal diferente. La elección importa porque la aberración esférica, que hace que los rayos de luz fuera del eje se enfoquen en puntos ligeramente diferentes, varía significativamente con la orientación. La luz entrante a través de la superficie curva distribuye la aberración de manera más uniforme en todo el campo.

Materiales y tamaños comunes

El vidrio crown y el borosilicato son opciones estándar para aplicaciones de luz visible, con diámetros que suelen oscilar entre 6 mm y 50 mm para ópticas de banco. Los sistemas de infrarrojos utilizan seleniuro de zinc o germanio. La fabricación implica esmerilar y pulir la superficie curva a un radio preciso, manteniendo el lado plano con una planitud de lambda/4 o mejor (alrededor de 0.13 micrómetros para luz verde). Las lentes planoconvexas más grandes sufren de pandeo en la superficie plana; las versiones de diámetro muy grande requieren soporte mecánico o deben montarse en celdas que las sujeten horizontalmente.

En la práctica, las lentes planoconvexas aparecen en la conformación de haces láser, la colimación de LED y como ópticas de condensador en microscopía. Son más baratas que los diseños biconvexos simétricos porque una superficie no requiere esmerilado de curvatura. Sin embargo, introducen más coma y astigmatismo que las lentes biconvexas de distancia focal equivalente, lo que limita su uso en imágenes de alta precisión. Emparejar una planoconvexa con otro elemento de lente a menudo corrige estas aberraciones mejor que usar dos lentes planoconvexas juntas.

La distancia focal de una lente planoconvexa depende del radio de curvatura, el índice de refracción del vidrio y el espesor. Una planoconvexa típica de vidrio crown con un radio de 50 mm y un espesor de 5 mm tiene una distancia focal de alrededor de 100 mm. Las variaciones de espesor importan; las lentes gruesas se desvían de la ecuación de la lente delgada y requieren factores de corrección cuando se necesita alta precisión.