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Le lenti convesse hanno avuto un ruolo importante nella scoperta scientifica. I telescopi hanno permesso agli scienziati di vedere corpi celesti distanti. Con i microscopi, gli scienziati hanno scoperto i componenti fondamentali della vita. Attraverso la macchina fotografica, gli esploratori hanno acquisito una registrazione permanente delle loro scoperte nel mondo naturale. La lente convessa è il componente principale di questi tre strumenti. Sebbene affidabile, la lente convessa presenta difetti intrinseci con cui i produttori di strumenti hanno dovuto fare i conti.
Costruzione e funzione
Una lente convessa doppia è un oggetto a forma di disco realizzato con materiali come vetro o plastica. Se correttamente costruito, ciascuno dei due lati di questo disco si sporgerà in una curva regolare per formare una sezione di una sfera. Quando raggi di luce paralleli si riflettono su questa lente perpendicolare al piano del disco, la lente rifrange o piega questi raggi di luce in modo che raggiungano la messa a fuoco. Una lente che focalizza efficacemente la luce forma immagini chiare e svolge in modo appropriato il suo ruolo assegnato in un telescopio, un microscopio o una macchina fotografica. Tuttavia, se l'obiettivo presenta difetti di costruzione, come una curvatura impropria o un materiale non perfettamente omogeneo, le immagini ne risentiranno proporzionalmente.
Aberrazione sferica
La luce che colpisce le diverse aree della superficie sferica dell'obiettivo non si incontrerà esattamente nello stesso punto. I raggi che colpiscono l'obiettivo più lontano dal centro si focalizzeranno leggermente più vicino all'obiettivo rispetto ai raggi che colpiscono l'obiettivo vicino al suo centro. Questo difetto intrinseco delle lenti sferiche, chiamato aberrazione sferica, si traduce in un'immagine sfocata. Il blocco del bordo di un obiettivo produce una messa a fuoco migliore. In molti strumenti, un'abile combinazione di lenti diverse elimina quasi l'aberrazione sferica.
Aberrazione cromatica
L'aberrazione cromatica deriva dal fatto che una lente rifrange o piega alcuni colori della luce più nitidamente di altri. Una lente piega i raggi di luce viola più nitidamente del verde e il rosso subisce ancora meno rifrazione. Di conseguenza, l'obiettivo tende a separare la luce bianca nei suoi colori componenti e si ottiene un alone colorato. L'inglese John Dollond risolse il problema con l'invenzione del doppietto acromatico, una combinazione di due lenti di diversi materiali di vetro in cui un tipo di vetro correggeva l'aberrazione cromatica dell'altro.
Aberrazione comica
L'aberrazione comica si verifica quando i raggi luminosi da una distanza si riflettono su una lente ad un angolo piuttosto che perpendicolare al piano del suo disco. Il risultato è una figura simile a una cometa con una coda. La corretta levigatura dell'obiettivo elimina questo problema. Il termine "aberrazione cromatica" deriva dalla parola "coma", che indica la sfera brillante che circonda il nucleo di una cometa.