Lencse

lényeges alkotó része a távcsőnek, mikroszkópnak, a szemüvegnek és sok más optikai készüléknek. Legtöbbször lencsealaku üvegdarab; készülhet azonban bármely más tisztán átlátszó anyagból is, aminő p. a quarc, a só, a jég stb. Legalább az egyik lapja valamilyen szabályos görbe felületre (gömb, ellipszis, henger) van csiszolva; a másik lehet sík, v. szintén görbe felület. A leggyakoribb a gömbfelületü L. A határoló felületek középpontjain átmenő egyenes a L. tengelye.

[ÁBRA] 1. ábra. Különféle lencsék keresztmetszetei.

Az 1. ábra a gömbi lencse tengelymenti átmetszetét mutatja. A L.-k két csoportba oszthatók, aszerint amint széleik felé vékonyodnak v. pedig vastagodnak; az első csoportbelieket röviden domboru, a másodikba tartozókat homoruaknak szokás nevezni. Az 1. ábrában A B C domboru, D E F pedig homoru L.-k keresztmetszetei láthatók; neveik sorban a következők: kétszerdomboru (biconvex), síkdomboru (planconvex), domboru-homoru (convex-concav), kétszerhomoru (biconcav), síkhomoru (planconcav), homoru-domboru (concav-convex).

A L. hatása a rajta átmenő fényre néhány egyszerü kisérletből ismerhető fel. ha a nap sugarai, melyek párhuzamosaknak tekinthetők, a tengely irányában egy domboru L.-re esnek, a L.-n áthaladván ugy törnek meg, hogy valamennyi egy pontban kereszteződik. A kisérletet sötét szobában ejtvén meg, ugy hogy a szobába a napsugarak csak megfelelő, p. a L.-vel egyenlő nagyságu nyiláson keresztül hatolnak be; a szoba levegőjében úszkáló porszemek a fény útját és elosztódását igen szembetünően mutatják. A sugarak útját a L. előtt hengeralaku megvilágított oszlop jelzi, mely a L. mögött kúppá lesz- a kúp alapja a L.-n, csúcsa E pedig a L. tengelyén van (2. ábra).

[ÁBRA] 2. ábra. Gyüjtőlencse gyujtópontja.

A csúcsban összefutó sugarak az E csúcson tul egy második, az előbbivel egyenlő nyilásu kúpban szélednek szét. Minthogy mindazok a sugarak, amelyek a L. egész AB lapjára estek, a L. mögött kisebb területre tereltetnek, hatásuk is fokozottabban mutatkozik. Ha a kúpba fehér lapot tartunk, világos kör tünik fel rajta, mely annál fényesebbé válik, mennél közelebb van a kúp csúcsához; magában a csúcsban minden átlátszatlan tárgy fehér fényben ragyog s ha könnyebben gyulad, a napsugarak melegítő hatása révén lángra is lobban.

[ÁBRA] 3. ábra. Kapcsolt pontok.

Ez okból ezt a pontot a L. gyujtó pontjának, a távolságát a L.-től gyujtótávolságnak, magát a domboru L.-t pedig gyujtó vagy gyüjtő L.-nek nevezték el. Nemcsak a napból, hanem minden, a L.-től igen nagy távolságra levő fénylő pontból kiinduló sugarak a gyujtópontban kereszteződnek. Ha most a fénylő pont a tengelyen haladva, folyvást közeledik a L.-hez, a belőle a L.-re eső sugarak még mindig a tengelyen találkoznak, de a találkozás pontja az F gyujtóponttól állandóan távolodik.

Amikor a fénylő pont a gyujtótávolság kétszeresével egyenlő távolban van a L. előtt, a sugarak metszéspontja ugyanakkor a L. mögött ugyanakkora távolságban található. A fénylő pontot tovább közelítvén, a törött sugarak metszéspontja távolodik a L.-től s amidőn a sugárzó pont a L.-hez gyujtótávolságnyira közeledett, a sugarak párhuzamosan lépnek ki, azaz a metszéspont a végtelenben van. Az R-ből (3. ábra) kiinduló sugarak S-ben találkoznak, az F-ből kilépő FA sugár pedig AN irányban halad; ugyanez az iránya az F-ből kilépő minden más sugárnak. Az ábra ezt az esetet mutatja; F lámpából a lencsére eső sugarak ugy töretnek, hogy párhuzamosan haladnak tova. Könnyen megmutatható, hogy az S-ből kiinduló sugarak R-ben találkoznának, miért is R és S kapcsolt vagy konjugált pontok. Ha a sugárzó pont F-en tul is közeledik a lencséhez, a sugarak a lencsében szenvedett törés folytán jobban összehajlanak ugyan, de többé nem találkoznak. A fénylő pontot ezentul tárgynak, a törött sugarak metszéspontját pedig képnek nevezzük, és pedig ha a sugarak tényleg metszik egymást, a kép valódi, ha pedig csak meghosszabbításukban kereszteződnek, a kép képzetes v. látszatos.

Ugyanilyen fejtegetés tehető a homoru L.-re nézve, mely a reája eső sugárnyalábokat mindig széttartóbbakká alakítja át. A 4. ábra mutatja, hogy a párhuzamos sugárnyaláb ugy törik a kétszerhomoru (s bármely homoru) L.-n, mintha F-ből indulna ki. Ez okból ez esetben is gyujtópont az F-nek a neve.

[ÁBRA] 4. ábra Szórólencse gyujtópontja.

Az olyan sugárkúp, melynek csúcsa a homoru L. gyujtópontjába esnék, a törés által párhuzamossá lesz; ha pedig a sugárkúp csúcspontja a gyujtótávolságon belül esnék, a törés olyan kúppá alakítja át, melynek csúcsa a tengelyen, a gyujtóponton tul van. A homoru L.-ket viselkedésük folytán szóró-L.-knek nevezik.

Igen vékony lencsének metszéspontja a tengellyel a lencsének optikai középpontja (5. ábra) és minden rajta átmenő egyenes melléktengely. Az optikai középponton átmenő sugarak, minthogy a lencsének párhuzamos felületi részein mennek át, irányváltozást a törés miatt nem szenvednek s a melléktengelyen levő sugárzó pontnak ugyanazon a melléktengelyen kapcsolt képpontja van, éppen ugy, mint a főtengelyen.

[ÁBRA] 5. ábra. A lencse optikai középpontja.

Ez lehetővé teszi a L. által létesített képek szerkesztését. Legyen a 6. ábrában ab valamilyen tárgy. Az a-ból O-n keresztül menő sugár irányváltoztatás nélkül halad tovább; a-ból a tengellyel párhuzamosan haladó sugár ugy törik a L.-n, hogy F gyujtóponton keresztül megy; ahol az előbbi sugarat találja, ott találkoznak az a-ból a L.-re eső többi sugarak is s ott lesz a-nak a képe.

[ÁBRA] 6. ábra. Valódi kép keletkezése a gyüjtőlencsénél.

Ábránkban A. Ugyanigy szerkeszthető b pont képe is, mely B-ben lesz. A és B közé az a és b közé eső pontok képei fognak esni, vagyis AB-n a fény elosztása hasonló az ab-hez s azért ennek képe. A kép nyilván annál nagyobb, mennél közelebb jó a tárgy a L.-hez, és megfordított állásu; amikor a tárgy a gyujtótávolságba jő, a kép végtelen távol van s ha a tárgy még ennél is közelebb jő a L.-hez (7. ábra) a sugarak ugy hagyják el a L.-t, mintha ugyanazon oldalon levő képből jönnének. Ez a kép látszólagos; szerkesztése az ábrán látható. A 8. ábra a szóró L. képének a szerkesztését mutatja. A kép látszólagos, kicsinyített.

[ÁBRA] 7. ábra. Látszólagos kép keletkezése a gyüjtőlencsénél.

Látni való, hogy a kép nagysága és helyzete a gyúponttávolságtól függ. A törés törvénye (l. Fénytörés) segélyével megmutatható, hogy a gyujtótávolság (f) a L. anyagának törésmutatójától (n), továbbá a felületek görbületi sugarától (r és r) függ; az összefüggést a kétszer domboru L.-re nézve a következő képlet adja:

[ÁBRA]

Ha t a tárgy, k pedig a kép távolsága a lencsétől, áll még a következő kifejezés:

1/t + 1/k = 1/f

Megjegyzendő, hogy a gyüjtő L.-re f +jellel, a szóró L.-re ellenben -jellel veendő.

A L. nyilása alatt azt a szöget értik, melyet a L. szélének két ellentett fekvésü pontjából a határoló gömbfelület középpontjaihoz húzott egyenesek egymással bezárnak.

[ÁBRA] 8. ábra. Látszólagos kép keletkezése a szórólencsénél.

Az eddig mondottak csakis a kis nyilásu L.-kre állanak egész szigoruan. Nagyobb nyilásu L.-knél az u. n. gömbidom miatti eltérés (sphaerikus aberratio, 9. ábra) mutatkozik. Ez onnét van, hogy a L. széleihez közelbeérő r r sugarak nem abban a C pontban metszik egymást, ahol a tengelyhez közel eső c c (centrális) sugarak, hanem a L.-hez közelebb eső R pontban. A görbületek célszerü megválasztásával ez a hiba csökkenthető. Igy a koronaüvegből készült L. gömbidom miatti eltérése akkor a legkisebb, ha a két görbület sugara 1:6 viszonyban van egymáshoz s a sugarak az erősebben görbült lapon esnek be.

[ÁBRA] 9. ábra. Gömbi eltérés.

A L.-k egy másik hibája az u. n. szini eltérés (kromatikus abberratio). Ugyanis a különböző szinek törékenysége nem egyforma s igy a L.-re eső fehér fény különböző szinei más és más pontban gyüjtetnek össze; a legmesszebb a piros sugarak, a legközelebb pedig a legtörékenyebbb sugarak, t. i. az ibolyaszinüek. A 10. ábrában r r a piros sugarak útját, v v pedig az ibolyákét mutatja. A sugarak különböző törékenységének az a következménye, hogy a L.-ből kilépő fénykúp útjában tett fehér papirlap a gyúponttávolon belül piros szegélyü, a gyúponton tul pedig kékes szegélyü. A szini eltérés két különböző anyagu L.-nek egyesítése által megszüntethető (l. Akromatizmus.).

A görbületi sugarak, valamint a L.-k anyagának célszerü megválasztása révén keletkeznek az akromatikus és aplanatikus l.-k, vagyis olyanok, melyek torzítatlan, szines szegélyek nélküli képeket adnak. Aránylag legegyszerübb összetett L. a távcsövek tárgylencséje (objektiv). Többnyire egy gyüjtő és egy szóró L.-ből áll, melyek kanadabalzsammal vannak egymáshoz ragasztva, v. egyszerüen egymásra helyezve.

[ÁBRA] 10. ábra. Szini eltérés.

Nem sokkal bonyolultabb az egyszerü nagyító (loupe) L.-je, melynek két alakját a 11. ábra mutatja. Az összetett nagytó (mikroszkóp) objektivje, minthogy jelentékeny nagyítás és nagy nyilás kivántatik, többszörösen összetett. Ilyen a Amici-féle 3 darabból álló L.-rendszer (12. ábra). A legalsó darab koronaüvegből való félgömb, melynek jelentékeny hibáit a másik két összetett L.-pár kiigazítja; a szini eltérés megszüntetéséhez az okulár is hozzájárul. A mikroszkóp hatását fokozó oly L.-rendszer, melynél az objektiv és a preparátumot takaró fedőlemezke közé folyadékcsepp van téve (immerziós L.). E célra sűrített éterikus cédrusfaolajat használnak. Igy a preparatum és az objektiv között optikailag teljesen homogén összeköttetés létesül, mely a fénysugarak törését az objektivbe való belépése előtt akadályozza.

[ÁBRA] 11. ábra. A kromatizált lencse.

A fotográfiai L.-eknél nem elegendő, ha a gömbi és szini eltérés van megszüntetve. Az ilyen objektiv még a következő feltételeknek kell hogy megfeleljen. Minthogy a fotográfia sík kép, kell, hogy az objektivre eső sugarak kereszteződési pontjai mind egy síkba essenek. Hogy a kép a szemben létrejövő képnek megfelelő legyen, a perspektiva követelményeinek kell megfelelnie. Végül, hogy a kép «mély» legyen, a L.-nek igen különböző távolban levő tárgyak éles képét kell egy és ugyanazon síkon megrajzolnia. A jó akromatikus objektiv nem szenved a fókuszkülönbség (gyúpontkülönbség) hibájában: a kémiailag legerősebben ható sugarak gyujtópontja egybeesik a legerősebb világító hatásu sugarak gyúpontjával s azért a szemmel élesen «beállított» objektiv éles fotografikus képet is ad, holott nem akromatikus objektivet a szemmel való beállítás után a gyúpontkülönbséggel még el kell tolni, hogy a fotográfiai kép éles legyen.

[ÁBRA] 12. ábra. A kromatizált lencse-rendszer.

A legrégibb fotográfiai objektiv az u. n. egyszerü tájképlencse (13. ábra). Ez aktromatizált kettős L., melynek azonban meglehetős nagy a gömbi eltérése. Ez utóbbit egyszerüen akként szüntetik meg, hogy a L. széleire eső fényt fényfogókkal (diafragma) visszatartják, vagyis a L. nyilását csökkentik; de ezzel a L. fényszegény lesz és hosszu ideig kell exponálni. Ez okból alkalmatlan volt arcképfelvételekre. Az első hasznavehető arcképlencsét (14. ábra) Petzval József hazánkfia számította ki, mely mintegy 20-szorta erősebb, mint a tájképlencse. Újabban igen sokféle igen jó fotográfiai L.-t állítottak elő; a legkiválóbbak a Steinheil-féle antiplanet (15. ábra) és a Zeiss-féle anasztigmát (16. ábra). - A szem L.-jét l. Szem.

[ÁBRA] 13. ábra. Tájképlencse. 14. ábra. Petzval arcképlencséje.

[ÁBRA] 15. ábra. Steinheil-féle antiplanet. 16. ábra. Zeiss-féle anasztigmát.

Forrás: Pallas Nagylexikon