Le lenti convesse hanno svolto un ruolo importante nella scoperta scientifica. I telescopi hanno permesso agli scienziati di vedere corpi celesti lontani. Con i microscopi, gli scienziati hanno scoperto i costituenti fondamentali della vita. Attraverso la fotocamera, 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 ha dei difetti intrinseci con cui i produttori di strumenti hanno dovuto fare i conti.
Costruzione e funzione
Una doppia lente convessa è un oggetto a forma di disco realizzato con materiali come vetro o plastica. Se costruito correttamente, ciascuno dei due lati di questo disco si gonfierà in una curva regolare per formare una sezione di una sfera. Quando raggi di luce paralleli colpiscono questa lente perpendicolarmente al piano del disco, la lente rifrangerà o piegherà questi raggi di luce in modo che vengano a fuoco. Una lente che focalizza efficacemente la luce forma immagini chiare e svolge adeguatamente il suo ruolo assegnato in un telescopio, microscopio o fotocamera. Tuttavia, se l'obiettivo presenta difetti di costruzione, come curvatura impropria o materiale non perfettamente omogeneo, le immagini ne risentiranno in proporzione.
Aberrazione sferica
La luce che colpisce aree diverse della superficie sferica dell'obiettivo non si incontrerà esattamente nello stesso punto. I raggi che colpiscono l'obiettivo più lontano dal centro si concentreranno 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. Bloccare il 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 in modo più netto di altri. Una lente piega i raggi di luce viola più nettamente del verde e il rosso subisce una rifrazione ancora minore. Di conseguenza, l'obiettivo tende a separare la luce bianca nei suoi colori componenti e ne risulta un alone colorato. L'inglese John Dollond ha risolto il problema con l'invenzione del doppietto acromatico, una combinazione di due lenti di diversi materiali di vetro in cui un tipo di vetro ha corretto l'aberrazione cromatica del altro.
Aberrazione comatica
L'aberrazione comatica si verifica quando i raggi di luce provenienti da una certa distanza colpiscono una lente con un'angolazione piuttosto che perpendicolare al piano del suo disco. Il risultato è una figura simile a una cometa con una coda. La corretta molatura dell'obiettivo elimina questo problema. Il termine “aberrazione cromatica” deriva dalla parola “coma”, che denota la sfera brillante che circonda il nucleo di una cometa.