Lente (óptica)

Para outros significados véxase Lente (homónimos).

En óptica, unha lente é un obxecto transparente (normalmente de vidro), limitado por dúas superficies das que polo menos unha é curva, destinado a facer converxer ou diverxer a luz. Noutras palabras, é un sistema óptico, formado por un medio ou un obxecto, que concentra ou dispersa raios de luz.

Dunha maneira máis detallada pode definirse unha lente como un sistema óptico formado por dúas superficies refrinxentes cun eixe común, denominado eixe principal, unha das cales, polo menos, é curva. Os raios de luz que, procedentes dun obxecto, atravesan a lente son desviados da súa traxectoria orixinal e dan lugar a unha imaxe cuxas características dependen do tipo de lente e da posición relativa do obxecto e da lente.

Etimoloxía

A palabra lente provén do latín lens, lentis, que significa 'lentella', polo que as lentes ópticas se denominan así, dado o parecido da súa forma coa do legume.^[1]

No século XIII empezaron a fabricarse pequenos discos de vidro que podían montarse sobre un marco. Foron os primeiros lentes, usados para ler libros.

Historia

Foi en Nínive, antiga capital do Imperio asirio, onde, no século XIX, Sir Austen Henry Layard descubriu os primeiros vidros lentiformes, en estratos datados en 4000 anos antes da nosa era. Ignórase para que servían exactamente, pero este descubrimento suscita numerosas preguntas porque esta cidade foi durante longo tempo o gran centro comercial e cultural do Medio Oriente, e porque a vulgarización dos coñecementos adquiridos é unha práctica rara na Antigüidade.

As primeiras mencións inequívocas da utilización dunha lente proveñen da Grecia antiga. Aristófanes menciona na súa obra As nubes, escrita en 423 a.C., un vaso de lume (unha lente converxente utilizada para producir lume concentrando nun punto os raios solares).

Os escritos de Plinio o Vello (23 - 79) mostran igualmente que un dispositivo como aquel era coñecido no Imperio romano. Menciona tamén o que pode interpretarse como a primeira utilización dunha lente para corrixir a vista describindo o uso que facía Nerón dunha esmeralda de forma convexa nos espectáculos de gladiadores (probabelmente para corrixir unha miopía).

Sénca o Novo (3 a.C. - 65 d.C.) describe o efecto engrandecedor dun globo de vidro cheo de auga.

O matemático árabe Alhazen (965 - 1038), escribiu o primeiro tratado de óptica no que describe como o cristalino forma unha imaxe na retina.

Porén, as lentes non foron utilizadas polo gran público antes da xeneralización dos anteollos, probabelmente inventados en Italia nos anos 1280.

Tipos de lentes

As lentes poden ser menos ou máis largas no centro que nos extremos. Falamos de lentes converxentes, porque os raios de luz que inciden se concentran, converxen, nun punto; as lentes converxentes son máis grosas no centro que nos extremos. Hainas de tres tipos: biconvexas, concavoconvexas e planoconvexas. Estas lentes fan converxer os raios paralelos un punto denominado foco.

Por outra banda, as lentes diverxentes son máis grosas nos extremos que no centro. Cando un feixe de luz incide nelas, separárase, diverxe. Hainas tamén de tres tipos: bicóncavas, convexocóncavas e planocóncavas. Estas lentes fan que os raios paralelos que incidan nelas diverxan. As prolongacións destes raios converxen no punto focal.

As lentes máis comúns baséanse no diferente grao de refracción que experimenten os raios de luz cando inciden en puntos diferentes da lente. As máis coñecidas son as lupas e as que se utilizan para corrixir os problemas de visión, como as dos lentes ou anteollos e as lentes de contacto. Tamén se usan lentes, ou combinacións de lentes e espellos, en telescopios e microscopios. O primeiro telescopio astronómico foi construído por Galileo Galilei usando dúas lentes converxentes (unha como obxectivo e outra como ocular). O primeiro que utilizou un microscopio foi o holandés Antoni van Leeuwenhoek (1632 - 1723).^[2]

Elementos das lentes

As lentes teñen unha serie de elementos básicos:

Eixe principal, o eixe que atravesa ás lentes perpendicularmente.
Centro óptico, se a lente é regular, coincide co centra xeométrico da lente.
Foco principal (F), para unha lente converxente, o punto onde coinciden os raios e, para unha diverxente o punto onde coinciden as prolongacións do raio. Toda lente ten dous focos, F e F'.
Distancia focal (f), a distancia dese o foco ao centro óptico.

Outros tipos de lentes

Existen tamén instrumentos capaces de facer converxer ou diverxer outros tipos de ondas electromagnéticas e aos que se denomina tamén lentes. Por exemplo, nos microscopios electrónicos as lentes son chorros de electróns, de carácter magnético.

En astrofísica é posíbel observar fenómenos con lentes gravitacionais cando a luz procedente de obxectos moi distantes pasa cerca de obxectos masivos, e se curva na súa traxectoria.

Lente de Luneburg

A lente de Luneburg consiste nunha lente que ten a propiedade de concentrar os raios dunha onda plana incidente nun punto da súa superficie, diametralmente oposta á dirección de incidencia. Coa esfera ten simetría de revolución, a propiedade é complexa con independencia da dirección de incidencia. A lente é unha esfera de radio r₀, cun índice de refracción que varía de acordo coa lei seguinte: $n={\sqrt {\epsilon }}={\sqrt {2-\left({\frac {r}{r_{0}}}\right)^{2}}}$

No centro da esfera o índice de refracción vale ${\sqrt {2}}$ e diminúe gradualmente até a periferia, onde vale 1.

En óptica é difícil conseguir este control dos materiais, pero coa frecuencias de microondas pódese facer se se utilizan lentes de Lunenberg modificadas con reflectores retrodirectivos como o radar: recóbrese a semiesfera posterior dunha lente de Lunenberg cun material reflector, como por exemplo aluminio, e así conséguese que a onda incidente e a reflectida teñan a mesma dirección.

Lentes artificiais

Adoitan denominarse lentes artificiais ás construídas con materiais artificiais non homoxéneos, de modo que o seu comportamento exhibe índices de refracción menores que a unidade ^[3]

Notas

↑ Cal é a orixe da palabra Lente? en Planeta curioso (en castelán)
↑ Crese que o microscopio foi inventado en 1590 por Hans Janssen e o seu pai Zacharias, dous holandeses fabricantes de anteollos, pero todo indica, porén, que o primeiro en facer observacións microscópicas de materiais biolóxicos foi Leeuwenhoek.
↑ Convén recordar que a velocidade de fase pode ser maior que a velocidade da luz no baleiro), co que, por exemplo, podemos ter lentes biconvexas diverxentes. Este tipo de lentes é útil para microondas, e só ultimamente se describiron materiais con esta propiedade para frecuencias ópticas.

Véxase tamén

Outros artigos

Ligazóns externas

A luz e as súas propiedades - Lentes (en castelán).

[1] Cal é a orixe da palabra Lente? en Planeta curioso (en castelán)

[2] Crese que o microscopio foi inventado en 1590 por Hans Janssen e o seu pai Zacharias, dous holandeses fabricantes de anteollos, pero todo indica, porén, que o primeiro en facer observacións microscópicas de materiais biolóxicos foi Leeuwenhoek.

[3] Convén recordar que a velocidade de fase pode ser maior que a velocidade da luz no baleiro), co que, por exemplo, podemos ter lentes biconvexas diverxentes. Este tipo de lentes é útil para microondas, e só ultimamente se describiron materiais con esta propiedade para frecuencias ópticas.

[1]

[2]

[3]