constringence

La constringence est un nombre sans dimension qui quantifie la dispersion de la lumière par un matériau transparent sur le spectre visible. Elle mesure la relation entre la variation de l'indice de réfraction en fonction des longueurs d'onde et l'indice de réfraction absolu lui-même. Une constringence élevée signifie moins de dispersion, de sorte que le matériau réfracte presque toutes les couleurs de la même manière. Une constringence faible signifie une dispersion plus forte, de sorte que les différentes longueurs d'onde sont réfractées de manière sensiblement différente, créant une aberration chromatique.

Le terme est également appelé nombre d'Abbe, du nom d'Ernst Abbe, et est exprimé mathématiquement par (n_d - 1) divisé par (n_F - n_C), où n_d est l'indice de réfraction à la raie D du sodium (589 nm), et n_F et n_C sont les indices aux raies F et C de l'hydrogène. Le verre Crown a généralement une constringence d'environ 60, tandis que le verre Flint se situe plutôt entre 35 et 45. Les verres Flint denses peuvent descendre à 25 ou moins. Ces nombres indiquent immédiatement à un concepteur optique l'ampleur de l'aberration chromatique qui se produira et la stratégie de compensation nécessaire.

Pourquoi la constringence est importante en pratique

Dans une lentille simple, la dispersion fait que la lumière bleue se focalise à une distance légèrement différente de la lumière rouge, produisant des franges colorées sur les bords à contraste élevé. Pour les lunettes, c'est mineur ; pour un objectif de microscope ou un télescope de forte puissance, cela devient un problème sérieux. Les concepteurs optiques associent du verre à haute constringence (faible dispersion) à du verre à faible constringence (forte dispersion) dans des doublets achromatiques pour annuler cet effet sur deux longueurs d'onde, ou utilisent plus d'éléments pour corriger sur une plage plus large. Un concepteur de lentilles ne peut ignorer la constringence ; elle détermine le nombre minimum de types de verre requis pour répondre aux spécifications de performance.

La constringence guide également le choix du verre pour des applications spécifiques. Un objectif d'appareil photo nécessite des combinaisons de verre différentes de celles d'un instrument scientifique. Les fabricants publient les valeurs de constringence ainsi que l'indice de réfraction dans les fiches techniques du verre, car ces deux nombres décrivent ensemble le comportement d'un matériau. Un matériau avec un indice de réfraction élevé et une faible constringence est utile pour réduire l'épaisseur des éléments, mais exige un appariement soigneux avec des verres complémentaires pour gérer l'aberration.

Le nom « constringence » vient du latin constringere, qui signifie lier ou restreindre, reflétant l'idée qu'une constringence plus élevée « lie » plus étroitement les longueurs d'onde en les dispersant moins. Le terme alternatif nombre d'Abbe honore le physicien opticien qui a systématisé la classification du verre à la fin du XIXe siècle et a compris la relation fondamentale entre l'indice de réfraction et la dispersion qu'exprime la constringence.