lentille

Une lentille est une pièce de matériau optiquement transparent, généralement du verre ou du plastique, façonnée de manière à ce que ses surfaces dévient (réfractent) les rayons lumineux de manière contrôlée. Les deux surfaces sont généralement sphériques, bien qu'elles puissent être planes, cylindriques ou asphériques. En modifiant le trajet de la lumière, une lentille converge les rayons vers un point focal ou les disperse, ce qui la rend fondamentale pour les appareils photo, les télescopes, les microscopes, les projecteurs et les lunettes.

Les types de lentilles les plus courants sont convexes (plus épaisses au centre) et concaves (plus minces au centre). Une lentille convexe fait converger la lumière et produit une image réelle et inversée lorsqu'un objet se trouve au-delà de sa distance focale; elle agit comme une loupe lorsque l'objet est plus proche. Une lentille concave fait diverger la lumière et produit toujours une image virtuelle, droite et diminuée. La plupart des systèmes optiques utilisent plusieurs lentilles combinées pour corriger les aberrations et obtenir le grossissement, la distance focale ou le champ de vision souhaités.

Matériaux et revêtements

Le verre crown, avec un indice de réfraction d'environ 1,52, reste la norme pour les lentilles à usage général. Le verre flint, avec des indices de 1,6 à 1,75, offre une dispersion plus élevée et est utilisé dans les applications de précision pour réduire l'aberration chromatique. Les lentilles en plastique (polycarbonate, acrylique) sont plus légères et plus résistantes aux chocs, mais elles sont plus sujettes aux rayures et à la distorsion thermique. Les revêtements antireflets, généralement des films interférentiels monocouches ou multicouches, réduisent les réflexions de surface d'environ 4 % par interface air-verre à moins de 1 %, ce qui est essentiel dans les systèmes haute performance.

Des défauts optiques limitent chaque lentille. L'aberration sphérique se produit parce que les surfaces sphériques ne focalisent pas tous les rayons au même point; les profils paraboliques ou asphériques réduisent cela mais sont coûteux à fabriquer. L'aberration chromatique divise la lumière blanche en couleurs spectrales parce que l'indice de réfraction varie avec la longueur d'onde; elle est corrigée en associant des lentilles de verres différents. La distorsion courbe les lignes droites; le vignettage assombrit les bords de l'image. La poussière, les rayures et la biréfringence de contrainte interne dégradent tous la qualité de l'image.

Le terme lentille dérive du latin pour lentille, dont la graine ressemble à la forme biconvexe d'une lentille optique. La conception optique repose sur l'équation du fabricant de lentilles, qui relie la distance focale aux indices de réfraction et aux rayons de courbure. En pratique, la performance d'une lentille est spécifiée par la distance focale (distance de la lentille où les rayons parallèles convergent), le nombre f (le rapport de la distance focale au diamètre de l'ouverture) et l'ouverture numérique (qui définit la puissance de collecte de lumière et la limite de résolution en microscopie).