Le lenti sono comunemente materiali in vetro o plastica con due superfici attraverso le quali passa la luce. Producono immagini che possono essere ingrandimenti o riduzioni di un soggetto. Una superficie dell'obiettivo può essere piatta, concava o convessa. In una lente convergente, i raggi di luce che attraversano l'obiettivo convergono in un punto focale sul lato opposto. In una lente divergente, i raggi emergono dall'obiettivo come se provenissero da un punto focale sul lato opposto. In ogni caso, la distanza tra il punto focale e l'asse verticale dell'obiettivo è la lunghezza focale.

Shape

Le superfici di una lente convergente sono convesse verso l'esterno e le loro lunghezze focali sono positivi Una superficie della lente concava verso l'esterno è una lente divergente con una lunghezza focale negativa. Il raggio di curvatura di una lente è il raggio di una sfera immaginaria da cui è stata tagliata la superficie della lente.

Indice di rifrazione

La proprietà ottica di un materiale per lenti è il suo indice di rifrazione. Definito per la prima volta dal matematico olandese Willebrord Snellius nel XVII secolo, è il rapporto tra la velocità della luce nel vuoto e la velocità della luce nel materiale in questione. L'indice di rifrazione dell'acqua è 1,33 e per il vetro è 1,5.

Obiettivo sottile

L'asse ottico di un obiettivo è una linea retta che passa attraverso il punto medio di ogni superficie dell'obiettivo. Una lente sottile ha uno spessore trascurabile in questo punto rispetto alla sua lunghezza focale. La lente si piega, o rifrange, luce istantaneamente su un piano centrale che è verticale rispetto all'asse ottico. Il reciproco della lunghezza focale di una lente sottile è uguale all'indice di rifrazione moltiplicato per la somma del raggio di curvatura di ciascuna superficie della lente.

Piani principali

In realtà, i calcoli di la lunghezza focale del sistema di lenti deve prendere in considerazione la distanza tra le superfici dell'obiettivo. I piani principali sono concetti matematici di superfici all'interno del sistema di lenti in cui avviene la rifrazione. Il sistema più semplice ha un piano principale frontale dove un raggio di luce colpisce l'obiettivo e un piano principale posteriore dove emerge. Questi piani sono perpendicolari all'asse ottico e attraversano l'asse nei punti principali, chiamati anche punti nodali.

Lente spessa

L'equazione di Gullstrand, che prende il nome dall'oftalmologo svedese del XX secolo Allvar Gullstrand, è un formula matematica per calcolare la lunghezza focale di una lente spessa. Esso collega la lunghezza focale dell'intera lente allo spessore della lente sull'asse ottico, l'indice di rifrazione del materiale della lente e la lunghezza focale di ciascuna superficie. La lunghezza focale della singola superficie è la distanza tra ciascun punto focale e il suo punto nodale all'interno della lente.