La lente di Fresnel

Per concentrare in un fascio di raggi paralleli la maggior quantità possibile di luce emessa da una fonte luminosa (ad esempio la lanterna di un faro, gli ingranditori e proiettori fotografici, i fari di un’automobile, i segnali luminosi ferroviari) si dovrebbero impiegare lenti di piccola lunghezza focale, quindi necessariamente molto spesse, nel cui fuoco porre la fonte luminosa. La lente di Fresnel, uno dei tanti dispositivi ottici introdotti dal fisico francese Augustin-Jean Fresnel (1788-1827), i cui studi portarono alla dimostrazione della natura ondulatoria della luce, consiste essenzialmente in una serie concentrica di anelli prismatici a gradinata con effetto combinato equivalente a quello di una lente normale della stessa apertura ma necessariamente molto più spessa, pesante e con maggiori perdite di luce per assorbimento: può essere considerata come una normale lente piano-convessa da cui siano state asportate delle calotte concentriche oppure come il risultato della ricomposizione, con l’allineamento dei profili interni, di settori da essa ricavati.

Come funziona

La lente di Fresnel (3) si ottiene da una lente piano-convessa per asportazione di calotte concentriche (1) o per ricomposizione di settori (S) con allineamento dei profili interni (2). La luce della sorgente luminosa viene rifratta e concentrata in un fascio compatto di raggi paralleli.

Prospetto (A) e sezione (B) di un apparato lenticolare di Fresnel ad anelli catadiottrici (a): i raggi uscenti da F subiscono negli anelli un processo di rifrazione-riflessione-rifrazione uscendone in un fascio compatto e parallelo all’asse FC.

Gli anelli catadiottrici

Attorno alle lenti di Fresnel utilizzate nelle lanterne dei fari si dispongono molto spesso, per aumentare la quantità di luce raccolta, degli anelli prismatici catadiottrici (riflettenti-rifrangenti), che concentrano nel fascio parallelo anche raggi che andrebbero altrimenti dispersi. Le lenti di Fresnel sono generalmente costruite in vetro ottico (in un solo pezzo o in pezzi separati se destinate a dispositivi ottici di precisione) ma, soprattutto per fari d’automobile, vengono prodotte anche con materie plastiche capaci di offrire da un lato caratteristiche di durezza, trasparenza e omogeneità ottica pur sempre analoghe a quelle del vetro e dall’altro il duplice vantaggio della possibilità di ridurre lo spessore degli anelli fino a valori di circa mezzo millimetro e di una più agevole produzione per stampaggio.

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