achromaticité

L'achromaticité est la propriété optique qui décrit la capacité d'une lentille ou d'un système de lentilles à supprimer l'aberration chromatique, c'est-à-dire la tendance des différentes longueurs d'onde de la lumière à se focaliser à des distances différentes de l'élément optique. Une lentille parfaitement achromatique focaliserait la lumière rouge, verte et bleue au même point. En pratique, les systèmes achromatiques de haute qualité rapprochent tellement ces points focaux que les franges colorées deviennent imperceptibles à l'œil humain ou aux capteurs d'appareil photo à des distances de vision normales.

Le degré d'achromaticité est mesuré sur l'ensemble du spectre visible et parfois dans le proche infrarouge ou l'ultraviolet. Un doublet achromatique, le cheval de bataille de l'optique de précision, corrige généralement l'aberration chromatique sur une plage de 400 à 700 nanomètres en associant une lentille en verre crown (faible dispersion) à une lentille en verre flint (dispersion plus élevée) collées ensemble. Les deux verres ont des indices de réfraction différents et des taux de variation d'indice de réfraction différents en fonction de la longueur d'onde, ce qui permet à leurs aberrations de s'annuler. Les applications plus exigeantes, telles que la microscopie à haute résolution ou l'imagerie astronomique, peuvent nécessiter des conceptions apochromatiques qui utilisent trois éléments ou plus pour étendre encore plus l'achromaticité.

Pourquoi l'achromaticité est importante en pratique

Une faible achromaticité devient évidente en photographie et en observation visuelle sous forme de halos colorés autour des bords à contraste élevé, en particulier à la périphérie du champ de vision. En microscopie, l'aberration chromatique à fort grossissement peut provoquer une image rouge légèrement plus grande et décalée par rapport à l'image bleue, détruisant les détails fins et rendant la mise au point couche par couche peu fiable. Dans les systèmes de spectrométrie et laser, la perte d'achromaticité signifie que la lumière de différentes couleurs est acheminée vers différentes parties de l'échantillon ou du détecteur, introduisant une erreur systématique. La plupart des systèmes optiques achromatiques spécifient leur correction sur une paire de longueurs d'onde de référence, généralement la raie H-alpha à 656 nanomètres et la raie H-bêta à 486 nanomètres, bien que les conceptions modernes citent souvent des métriques de performance à trois longueurs d'onde ou plus.

Le terme vient du grec a-, signifiant sans, et chroma, signifiant couleur. L'achromaticité est distincte de l'apochromaticité, qui fait référence à une correction encore plus poussée, généralement sur une plage de longueurs d'onde plus large ou avec une tolérance plus stricte. Les lentilles à élément unique ont une achromaticité nulle à des fins pratiques, elles séparent toujours les couleurs. Même les meilleurs systèmes achromatiques introduisent un certain spectre secondaire résiduel, une erreur de couleur restante qui limite leur résolution ultime et exige une sélection minutieuse lorsque une très haute précision est requise.