Rifrazione e lenti

 

Lenti convergenti

In questa sezione cominceremo a studiare le lenti, ossia dei corpi trasparenti delimitati da due superfici, delle quali almeno una sferica. Quando un raggio luminoso arriva in prossimità di una lente subisce due rifrazioni: la prima passando dall'aria al vetro e la seconda dal vetro all'aria. Per semplicità considereremo sempre delle lenti di spessore trascurabile. In questa approssimazione (detta approssimazione di lente sottile) possiamo supporre che il raggio luminoso venga deviato solo una volta quando passa attraverso la lente, come nella seguente figura, dove la lente convergente è stata schematizzata con una doppia freccia:

Prima di procedere, abbiamo bisogno di introdurre altre definizioni: l'asse ottico di una lente è l'asse di simmetria della lente. Tale asse di simmetria interseca la lente in un punto detto anche centro ottico (C). In questa sezione considereremo le lenti convergenti ossia quelle lenti in cui i raggi rifratti che escono dalla lente convergono in un punto detto fuoco. Il fuoco F della lente è caratterizzato da una certa distanza dal centro C che va sotto il nome di distanza focale. Poiché una lente è formata da due specchi adiacenti ogni lente è caratterizzata da due distanze focali.

Come nel caso degli specchi, anche nelle lenti convergenti la costruzione delle immagini avviene prendendo in considerazione punto per punto due raggi particolari: a) se il raggio incidente è parallelo all'asse ottico principale allora il raggio uscente passa per il fuoco della lente; b) il raggio che passa attraverso il centro della lente prosegue invece inalterato il suo cammino, ossia non viene deviato dalla lente.

L'immagine di una linea verticale rimane una linea verticale. Le caratteristiche delle immagini che si vengono a formare dipendono dalla distanza p dell'oggetto dalla lente e dalla distanza focale f. Infatti: 1) se l'oggetto si trova a una distanza dal centro maggiore del doppio della distanza focale, p > 2f, l'immagine risulta reale, capovolta e rimpicciolita. 2) Se l'oggetto si trova a una distanza dal centro p compresa tra f e 2f, ossia f < p < 2f, allora l'immagine che si forma è reale, capovolta e ingrandita. 3) Se invece l'oggetto si trova a una distanza dal centro minore della distanza focale, ossia se 0 < p < f, allora l'immagine è diritta, ingrandita e virtuale dal momento che si forma sui prolungamenti dei raggi rifratti.