Astronomia Práctica
Aberración Cromática
En más de una oportunidad hemos descripto en los sucesivos números
de SIGMA, la naturaleza de la luz.
Sabemos que es una onda electromagnética, de la cual sólo
algunas frecuencias actúan sobre nuestro aparato óptico produciendo
el fenómeno de la visión.
Este pequeño rango significativo es denominado Espectro Visible,
y exclusivamente dentro de él observamos la totalidad de la vida
que nos rodea.
Para ciertos propósitos específicos, algunas veces se utilizan
aparatos que permiten magnificar los efectos visuales a fin de distinguir
detalles que el ojo desnudo no podría. Estos aparatos son configuraciones
más o menos complejas de componentes que procesan la luz magnificándola,
desviándola, filtrándola o capturándola en una imagen,
por ejemplo.
Las lentes son componentes ópticos que tienen la propiedad de
desviar un haz luminoso según direcciones determinadas por las leyes
de la refracción.
Recordemos la experiencia tan conocida de introducir un lápiz
en un vaso lleno con agua hasta la mitad. El lápiz parece quebrarse
puesto que la masa de agua actúa como medio refractor desviando
los rayos luminosos provenientes de los sectores sumergidos, de manera
diferente de lo que lo hace el aire, actuando el agua de forma similar
a una lente.
Sin entrar en los detalles de las leyes de la refracción, diremos
solamente que el ángulo de desviación que sufre un haz luminoso
al cambiar el medio en que se propaga, es función de las propiedades
de los medios de propagación y de LA FRECUENCIA DE LA ONDA LUMINOSA.
Esta característica esta representada por una magnitud adimensional
llamada índice de refracción (n).
Si el índice de refracción depende de la frecuencia del
haz luminoso, se deduce que los ángulos de desviación serán
diferentes para las diferentes frecuencias. Dicho de otra manera: Los distintos
colores, se refractarán con ángulos distintos.
Considerando que, en general la luz proveniente de los objetos contiene
muchas frecuencias, y en particular el rango completo de frecuencias visibles
cuando la luz es blanca, se desdoblarán individualmente con sus
respectivos ángulos de refracción al atravesar las lentes
de los aparatos ópticos, generando una imagen en planos preferenciales
y distintos para cada color.
El resultado final se traduce en forma de imagen con destellos multicolores,
vulgarmente denominada "imagen con arco iris". Físicamente, este
efecto se conoce como ABERRACION CROMÁTICA.
Si este efecto no pudiese ser anulado, decididamente los aparatos ópticos
serían inservibles.
La solución al problema no es sencilla. Es necesario aplicar
las denominadas lentes acromáticas, que no son lentes individuales,
sino que más bien montajes de cristales con diferentes propiedades
refringentes que actúan en conjunto, desviando el haz luminoso de
forma tal que en el plano de la imagen, todas las frecuencias sean convergentes
en el mismo punto.
Las imágenes muestran la marcha de rayos que tiene lugar cuando
incide luz blanca sobre una lente plano-convexa y una lente acromática
compuesta, respectivamente.
Puede verse que en ambas configuraciones ópticas la luz blanca
se desdobla entre los colores rojo y azul, los extremos del espectro visible.
Pero en el caso de la composición acromática, las lentes
componentes están construidas y dispuestas de tal manera que todas
las frecuencias luminosas proyectan su imagen sobre un plano común,
anulando el efecto de desdoblamiento de colores. La imagen de un punto
aparece también puntual y blanca.
Las lentes acromáticas consisten generalmente de dos componentes,
uno convergente con un índice de refracción reducido llamado
CROWN, y otro divergente con índice de alto valor denominado FLINT.
Los materiales y la forma de las lentes deben adoptarse para que se verifiquen
las relaciones siguientes:
|
Interfase 1 |
Interfase 2 |
Interfase 3 |
| ROJO |
n . sena1 = ncr . sen acr1
|
n . sena2 = nfr . sen acr2 |
nfr.senafr3 =
nr . sen acr3 |
| AZUL |
n . sena1 = nca . sen aca1 |
n . sena2 = nfr . sen aca2 |
nfr.senafa3 =
nr . sen aca3 |
Referencias:
n = Índice de refracción
f = Flint
1 = Interfase 1
a = luz azul
c = Crown
2 = Interfase 2
A continuación se dan algunas de las características
de los materiales para lentes más comunes.
| MAterial |
Índice de refracción |
Densidad(gr/cm3) |
| Sílice fundida |
1,458 |
2,20 |
| BK 7 |
1,517 |
2,45 |
| FD 10 |
1,728 |
4,32 |
| SF 57 |
1,847 |
5,51 |
