lènte

Lessico

sf. [sec. XVII; dal latino lens lentis, lenticchia].

1) Lo stesso che lenticchia, riferito specialmente al seme commestibile.

2) Strumento ottico di vario impiego: d'ingrandimento, lente convergente usata, con apposita montatura, per osservare ingranditi particolari di piccoli oggetti, quali francobolli, negativi fotografici ecc. In anatomia, cristallina, vedi cristallino. In particolare a contatto, sottile menisco che viene applicato direttamente sulla cornea (lente corneale). Esistono a contatto rigide, di diametro compreso fra i 7 e i 10 mm, realizzate con un materiale duro (polimetil-metacrilato) che richiedono un certo periodo di adattamento prima di farne un uso prolungato; a contatto morbide, più tollerabili grazie alla flessibilità del materiale (poli-2-idrossietil-metacrilato), hanno il difetto di favorire il deposito di polvere e di piccoli corpi estranei; non idrofile flessibili, dette anche gas-permeabili, realizzate con silicone, consentono una migliore ossigenazione della cornea. Altri tipi di lenti a contatto sono quelle permanenti e quelle usa e getta, adatte a chi ne fa un uso saltuario. Le lenti a contatto, oltre ad avere pregi di carattere estetico, consentono di correggere molti difetti quali la miopia, l'astigmatismo, l'afachia conseguente a operazione di cataratta e il cheratocono. Se usate in modo scorretto o portate per molte ore senza averne gradualmente acquisita l'abitudine, possono causare lesioni corneali. Nell'uso comune, al pl.: le , gli occhiali da vista: tu hai bisogno delle ; affumicate, occhiali da sole.

3) Per estensione, con riferimento alla forma delle lenti ottiche: A) negli orologi a pendolo, il corpo metallico lenticolare con cui termina il pendolo. B) In idrometria, idrometrica, dispositivo misuratore costituito da un setto con un foro al centro, talvolta regolabile, che, sotto un determinato battente, dà luogo al passaggio di una data portata, eventualmente rilevabile attraverso l'indicazione di un manometro differenziale. Viene usato anche come dispositivo limitatore di portata entro un condotto. C) In geologia, corpo roccioso sedimentario di forma lenticolare, ossia tendente ad assottigliarsi in tutte le direzioni fino a sparire.

Ottica: generalità

Sistema ottico trasparente costituito da due diottri, uno dei quali può essere anche piano, avente la funzione di creare un'immagine reale o virtuale di un dato oggetto, oppure di un'immagine prodotta da un altro sistema ottico. Specificando in modo preciso la forma delle due superfici, le lenti si chiamano sferiche, cilindrichee toriche secondo che le due superfici dei diottri siano rispettivamente sferiche, cilindriche, toriche. Esistono anche sferico-cilindriche e sferico-toriche, che possiedono una superficie sferica e l'altra cilindrica o torica, rispettivamente; sono dette cilindriche anche le lenti aventi una superficie cilindrica e l'altra piana. Per una migliore correzione dell'aberrazione sferica negli obiettivi di alta qualità, si devono usare asferiche, la cui superficie, calcolata con il computer, deve essere realizzata con macchine speciali. È possibile ottenere lenti asferiche a costi contenuti iniettando un sottile strato di resina acrilica tra la superficie di una lente sferica e quella di uno stampo avente la forma voluta.

Ottica: lente sferica

Gli elementi che caratterizzano una lente sferica sono: l'indice di rifrazione della sostanza di cui la lente è costituita; i centri di curvatura C e C´ delle sfere a cui appartengono le facce della lente; i raggi di curvatura r e r´ di tali sfere; l'asse principale o asse ottico della , cioè la retta che ne congiunge i centri di curvatura; i punti di incontro V e V´ dell'asse ottico con la lente, chiamati vertici della ; il centro ottico della , O, cioè il punto che gode della proprietà di non far deviare i raggi luminosi passanti per esso; i punti focali o fuochi F e F´, cioè i punti in cui si formano le immagini di sorgenti luminose puntiformi poste sull'asse ottico a distanza molto grande dalla lente (i fuochi sono i punti coniugati dei punti all'infinito dell'asse ottico); le distanze focali f e f´ dei fuochi dal centro ottico. In relazione allo spessore della lente, misurata lungo l'asse ottico, le lenti si suddividono in sottili o spesse. Le sottili sono lenti il cui spessore è trascurabile rispetto ai raggi di curvatura. Le lenti si suddividono, in base alla forma delle superfici dei due diottri, in biconvesse, piano-convesse, menisco-convergenti, biconcave, piano-concave, menisco-divergenti. Una lente è di piccola apertura quando l'angolo sotto cui è vista dai centri di curvatura è molto piccolo. In termini quantitativi una lente sferica è considerata sottile quando siano verificate le condizioni di Gauss, ossia quando la lente sia di piccola apertura, i raggi incidenti siano poco inclinati sull'asse (raggi parassiali), i raggi incidano sulla lente in punti prossimi all'asse. Gli scostamenti delle immagini effettivamente formate da una lente dalle previsioni effettuabili facendo uso della teoria basata sulle approssimazioni di Gauss prendono il nome di aberrazioni delle lenti.

Ottica: lenti convergenti e divergenti

Le lenti sono dette rispettivamente convergenti o divergenti, secondo che un fascio luminoso monocromatico, incidente sulla lente parallelamente all'asse ottico, emerga convergendo in un punto F´ dell'asse detto fuoco immagine (perché immagine del punto all'infinito), successivo alla lente, oppure divergendo, con i prolungamenti dei raggi divergenti tutti passanti per un punto F´ dell'asse ottico, che precede la lente, chiamato anch'esso analogamente fuoco immagine. La convergenza o potenza della lente è una grandezza definita dalla relazione:

f è la distanza focale, n è l'indice di rifrazione del mezzo, r, r´ sono i raggi di curvatura delle due superfici. Nelle lenti divergenti la convergenza risulta negativa. In generale, un raggio luminoso incidente AI, che si scosti poco dall'asse ottico (raggio parassiale), esce dalla lente secondo la direzione A´I´, che forma con AI l'angolo δ=hD. Per un dato valore di h la deviazione δ imposta dalla lente ai raggi luminosi incidenti è cioè proporzionale alla convergenza. L'immagine di un punto A dell'asse ottico, a distanza p dal centro ottico O della lente, si forma a una distanza p´ data dalla formula dei punti coniugati:

l'immagine B´A´ di un segmento BA perpendicolare all'asse ottico è tale che, ponendo y´=B´A´, y=BA:

Indicando con q, q´ le distanze di A, A´ rispettivamente da F, F´, è anche:

Si definisce ingrandimento longitudinale il rapporto fra la lunghezza Δl dell'immagine di un segmento posto lungo l'asse e la lunghezza Δl´ dell'immagine. Si dimostra che è:

p, p´ le distanze medie dei segmenti dal centro ottico. L'ingrandimento trasversale è il rapporto g_t fra la lunghezza Δx´ dell'immagine di un oggetto posto in un piano perpendicolare all'asse ottico e la corrispondente lunghezza Δx dell'oggetto. Oltre al fuoco immagine, in ogni lente si distingue anche un punto F, sull'asse ottico, chiamato fuoco oggetto, a distanza f dal centro ottico, tale che per una lente convergente a un fascio di raggi uscenti da detto punto e incidenti sulla lente corrisponde un fascio emergente parallelo all'asse ottico per una lente divergente a un fascio di raggi incidenti sulla lente, il cui prolungamento oltre la lente passerebbe per F, corrisponde un fascio di raggi paralleli all'asse ottico. Poiché una lente costituita da due superfici di egual raggio di curvatura determina uno spostamento parallelamente a se stesso di un raggio luminoso incidente passante per il centro ottico O, considerando tale spostamento come trascurabile per le lenti sottili, tale raggio luminoso non viene deviato dalla lente. Le proprietà relative ai due fuochi e al centro ottico consentono la costruzione delle immagini di un punto qualunque, nei limiti dell'approssimazione di Gauss. Dato un punto oggetto qualunque P posto fuori dall'asse ottico, il punto immagine P´ si trova come intersezione di due qualunque dei raggi emergenti dalla lente. Fra questi ve ne sono tre di facile costruzione: il raggio F´P´ passante per il fuoco immagine corrispondente al raggio passante per P parallelo all'asse ottico; il raggio passante per P e per il centro ottico O, non deviato; il raggio parallelo all'asse ottico corrispondente al raggio passante per P e per il fuoco oggetto F. L'immagine di un punto A che sta sull'asse ottico è il punto A´ proiezione dell'immagine di un punto qualunque che sta nel piano perpendicolare all'asse ottico passante per A. Mediante tali costruzioni geometriche, applicate a una lente sottile convergente, per un oggetto costituito da un segmento verticale con un estremo sull'asse, si dimostra che: se il segmento PA è prima del doppio della distanza focale, l'immagine è reale, capovolta, impicciolita, posta fra il fuoco F´ e il doppio della distanza focale; se il segmento PA è posto fra il fuoco e il doppio della distanza focale, l'immagine è reale, capovolta, ingrandita e posta oltre il doppio della distanza focale; se il segmento PA è posto fra il fuoco e la lente, l'immagine è virtuale, ingrandita, diritta e posta prima della lente fra il primo e il secondo fuoco; se la lente è divergente, l'immagine è sempre virtuale, diritta, rimpicciolita, posta prima della lente. L'impiego delle lenti riguarda tutto il campo degli strumenti ottici, sia di osservazione (microscopi, cannocchiali) sia fotografici (vedi obiettivo), sia di correzione dei difetti della vista (vedi occhiali). Per le caratteristiche relative ai vari tipi di lente si rinvia quindi ai singoli strumenti. § Per addizionale, vedi addizionale; per di Fresnel, vedi A. Fresnel.

Tecnica: lente elettromagnetica

Qualunque dispositivo atto a produrre fenomeni di rifrazione di onde elettromagnetiche, non appartenenti alla banda ottica, con meccanismi analoghi a quelli delle comuni lenti. Si hanno lenti elettromagnetiche costruite sia in materiale isolante, sia in metallo. Le prime, dette dielettriche, usate da H.R. Hertz e da A. Righi nelle prime esperienze di ottica delle radioonde, vengono ancora adoperate in alcune antenne per microonde, dette appunto antenne a lente dielettrica. Le seconde, dette metalliche, sono usate anch'esse in antenne radio e sono formate da lamine piane e parallele sagomate in maniera opportuna in modo che l'indice di rifrazione per l'onda all'interno delle lamine risulti minore di 1.

Tecnica: lente elettronica

Qualunque dispositivo in grado di creare campi elettrici ( elettrostatica) o magnetici ( magnetica) che agiscano su particelle cariche in movimento in modo analogo a come agiscono le lenti ordinarie sui raggi di luce. L'utilizzazione di tali lenti è basata sul dualismo onda-corpuscolo che costituisce una proprietà delle particelle materiali. Le lenti elettrostatiche sono costituite da uno o più conduttori a differente potenziale elettrico che producono un campo elettrostatico di intensità variante con continuità nello spazio e nel quale le cariche elettriche subiscono fenomeni di diffrazione. Le lenti magnetiche sono costituite da una o più bobine percorse da correnti elettriche che creano un campo magnetico in grado di incurvare le traiettorie delle particelle cariche e di focalizzarne opportunamente i fasci. Sono usate in numerosi apparati, per esempio nei microscopi elettronici e negli acceleratori di particelle. Le lenti magnetiche usate in quest'ultimo caso, dette quadrupolari, o quadrupoli, servono a controllare i fasci di particelle in entrata, in uscita o all'interno dell'acceleratore.

Astronomia: lente gravitazionale

Poiché, per definizione, secondo la teoria della relatività generale, i raggi luminosi seguono rigorosamente le “geodetiche” del cronotopo, ne risulta che le loro traiettorie subiscono deflessioni tutte le volte che si trovano a transitare entro un campogravitazionale; fenomeno questo messo per la prima volta in evidenza dalle immagini stellari visibili intorno al disco del Sole, in occasione dell'eclisse del 1919. La deflessione angolare della direzione della luce, diretta naturalmente verso il centro di massa del corpo deflettente, è data dalla relazione φ=4GM/c²d ove G è la costante di gravitazione universale, M la massa gravitazionale, c la velocità della luce nel vuoto, d la distanza minima dal centro di massa. L'effetto relativistico diviene sensibile solo per un osservatore remoto e per masse molto elevate, quali sono gli ammassi compatti di stelle, i buchi neri massicci, nuclei delle galassie e gli ammassi di galassie. Pertanto, un campo gravitazionale che si trovi interposto fra l'osservatore e una sorgente remota retrostante può agire alla stregua di una lente ottica convergente, in grado di produrre immagini “rifratte” della sorgente stessa: la rifrazione si può manifestare attraverso un cambiamento di posizione apparente, un aumento o un diminuzione della luminosità, la deformazione di sorgenti estese o la produzione di immagini multiple della sorgente. Poiché gli effetti fotometrici che si determinano si dimostrano in stretta relazione con la struttura della formazione invisibile, sorgente del campo focalizzatore, essi vengono posti sotto stretta sorveglianza onde dedurre una stima della natura e quantità di quella parte condensata di materia invisibile che contribuisce al complesso della cosiddetta massa occulta, o materia oscura, dell'Universo. Il primo esempio di lente gravitazionale, determinato osservativamente, risale al 1979, con la scoperta del quasar “doppio” 0957+56 (in Ursa Maior), reso illusoriamente tale dalla frapposizione di una galassia. Successivamente il numero di esempi di tale fenomeno è cresciuto in modo sensibile. Tra i più spettacolari casi di lente gravitazionale è l'immagine anulare detta “anello di Einstein”, di cui sono noti una decina di casi per mezzo del telescopio spaziale Hubble, che si produce quando si verifica un quasi rigoroso allineamento fra la sorgente e il campo focalizzatore. Il fenomeno di lente gravitazionale è di assoluto valore in cosmologia perché rende possibile stabilire numerose proprietà del cronotopo: sfruttando questo effetto è possibile calcolare in maniera diretta la distanza degli oggetti che subiscono l'effetto di lente gravitazionale (e dunque il valore della costante di Hubble).