Tutorial di fisica
Ottica geometrica (parte 4)
12 - Microscopio.
Si tratta di un dispositivo atto ad ingrandire oggetti piccoli e vicini. Essenzialmente funziona come un telescopio
kepleriano ma con focale corta.
Lo schema ottico è il seguente :
(le dimensioni delle lenti sono casuali)
L'oggetto è posto fra il fuoco dell'obiettivo F ed il punto 2F (posto a distanza focale doppia) . Per questo motivo
si forma una prima immagine reale, ingrandita, rovesciata oltre 2F (dalla parte opposta dell'oggetto).
Questa prima immagine viene fatta formare fra l'oculare ed il suo fuoco F' . Si ottiene perciò una seconda immagine
virtuale, ingrandita, diritta. Tale immagine è ciò che vede l'osservatore.
13 - Dispersione della luce, aberrazione cromatica delle lenti.
La luce, passando da un mezzo ad un altro (per esempio da aria a vetro) con angolo di incidenza diverso da zero, subisce
una deviazione nella sua propagazione che va sotto il nome di rifrazione. L'ammontare della deviazione dipende dalla
frequenza (colore) della luce. La luce rossa viene deviata di meno, la luce violetta viene deviata di più. Siccome la
luce bianca è composta da frequenze diverse (colori dal rosso al violetto), essa, passando da un mezzo ad un altro, subisce
diverse rifrazioni in dipendenza dalla frequenza in modo che si ottiene la dispersione della luce bianca nei vari colori
(convenzionalmente questi colori si dice che siano 7 ) :
In una lente convergente si ha sempre dispersione, per cui in effetti si vengono a formare vari fuochi, uno per ogni
colore :
Questo fenomeno si chiama aberrazione cromatica e costituisce un grave limite all'utilizzo delle lenti perché le
immagini che si ottengono risultano scomposte nei vari colori in modo tale da renderle alquanto "disturbate" (aberrate,
appunto).
Mostriamo nel seguente grafico una descrizione più precisa del fenomeno :
(angoli di rifrazione indicativi)
E' possibile però, almeno in parte, ovviare a questo inconveniente. Il primo dispositivo atto a ridurre l'aberrazione
cromatica compare in Inghilterra nel 1733 ed è chiamato doppietto acromatico.
Il doppietto acromatico è costituito da una lente biconvessa unita ad una lente piano-concava costituita da materiale
con indice di rifrazione maggiore (cioè, a parità di distanza focale, capace di deviare maggiormente i raggi di luce)
della prima lente. L'aggiunta di questa seconda lente all'obiettivo ha l'effetto di riunire i fuochi rosso e violetto in un
unico fuoco.
La lente biconvessa è costituita da vetro crown, mentre quella piano-concava da vetro flint. Il flint è un vetro otticamente
più denso del crown. Solo in questo modo i due fuochi estremi (rosso e violetto) vengono portati a sovrapporsi. Per gli
altri colori intermedi, purtroppo, la focalizzazione non avviene nel nuovo fuoco F per cui l'aberrazione non è corretta
completamente. Per una maggiore correzione dell'aberrazione cromatica si ricorre a sistemi di tre lenti, i cosiddetti
sistemi apocromatici che qui non prenderemo in considerazione.
L'entità della correzione dell'aberrazione cromatica ottenibile dal doppietto acromatico è descritta dal seguente grafico :
Dal grafico si vede bene che per l'obiettivo singolo il fuoco del rosso è molto distante dal fuoco del violetto. Per il
doppietto acromatico, invece, i fuochi dei due colori estremi sono molto vicini e coincidono pressoché con il punto
F mentre i fuochi dei colori intermedi si allontanano un po'.
Fine.
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