achromat

Un achromat est une lentille composée, généralement constituée de deux ou plusieurs éléments de lentille, conçue pour focaliser deux longueurs d'onde de lumière au même point. L'effet pratique est l'élimination de l'aberration chromatique, la frange de couleur qui se produit lorsqu'une lentille simple réfracte différentes couleurs de manière inégale. La plupart des achromats associent un élément convexe en verre crown à un élément concave en verre flint; les différents indices de réfraction et propriétés dispersives de ces matériaux sont choisis de manière à ce que la lumière rouge et bleue convergent en un seul plan focal.

Les mathématiques de la conception achromatique reposent sur le concept du nombre d'Abbe, une mesure de la dispersion des longueurs d'onde par un matériau vitreux. Le verre crown a généralement un nombre d'Abbe d'environ 58; le verre flint d'environ 36. En combinant des éléments avec des nombres d'Abbe différents, le concepteur peut faire correspondre la longueur focale pour deux longueurs d'onde choisies, généralement le rouge (environ 656 nm) et le bleu (environ 486 nm), tout en acceptant une erreur résiduelle aux longueurs d'onde vertes. Cette erreur résiduelle est appelée spectre secondaire.

Les achromats existent sous des formes standard. Le doublet, deux éléments cimentés, est le plus courant; il est compact, relativement peu coûteux et suffisant pour des ouvertures et des champs de vision modérés. Les télescopes, les objectifs de microscope et les objectifs d'appareil photo utilisent souvent des doublets comme élément correcteur principal. Les triplets et les combinaisons d'ordre supérieur ajoutent plus d'éléments en verre pour réduire davantage le spectre secondaire et pour corriger simultanément d'autres aberrations telles que l'aberration sphérique et la courbure de champ. Les conceptions apochromatiques, qui focalisent trois longueurs d'onde et réduisent le spectre secondaire à des niveaux presque imperceptibles, sont l'option premium mais coûtent beaucoup plus cher.

Les limites pratiques d'un achromat dépendent de l'ouverture (le diamètre de la zone de collecte de lumière) et du champ de vision. Un achromat à petite ouverture, par exemple f/15, montrera une excellente correction des couleurs même dans un simple doublet. Un achromat rapide, par exemple f/4, doit être plus sophistiqué car des ouvertures plus larges et des angles de faisceau plus grands amplifient l'erreur chromatique résiduelle. Le cimentage des deux éléments en verre est essentiel: si le ciment se dégrade ou si les éléments se séparent, la lentille perd sa correction des couleurs et développe à nouveau des franges de couleur visibles.

Le terme achromat dérive du préfixe grec a- (sans) et chroma (couleur). Il est apparu au 18e siècle lorsque les fabricants d'optique ont appris à associer intentionnellement différents verres; avant cela, toutes les lentilles présentaient des franges de couleur. Aujourd'hui, malgré l'essor des apochromats et des types de verre exotiques, l'humble achromat reste le cheval de bataille de l'optique abordable, que l'on trouve dans les microscopes de laboratoire, les télescopes d'arpentage et les objectifs d'appareil photo d'entrée de gamme où une correction des couleurs modérée est acceptable et où le coût est un facteur important.