Perché una lente con un indice di rifrazione più alto ha un costo superiore, spesso non di poco?
La domanda è legittima e, spesso, ce la poniamo al momento dell’acquisto di un occhiale da vista per capire se possa valere la pena spendere di più.
L’indice di rifrazione è, senza dubbio, la principale caratteristica di un mezzo ottico.
Come funziona la nostra vista? Semplificando molto per evitare di addentrarci in un linguaggio specialistico, la nostra retina cattura le immagini attraverso la luce riflessa dagli oggetti. In assenza di una lente, tutta la luce che giunge sull’occhio colpirà la retina che creerà un’immagine nitida (al netto di disturbi causati da sostanze e particolari condizioni atmosferiche). Ma in presenza di una lente, cioè di un mezzo, una parte di questa luce verrà deviata per effetto della rifrazione (cioè la deviazione che subisce un raggio di luce quando attraversa un materiale).
L’indice di rifrazione di una lente da vista è espresso attraverso il rapporto tra la velocità della luce nel vuoto (che Albert Einstein scoprì essere fissa e che indicò con la lettera c) e la velocità della luce nel mezzo considerato (che possiamo indicare con v):
In pratica quando la luce attraversa un mezzo diverso dal vuoto subisce un rallentamento e questa diminuzione di velocità comporta anche un cambiamento di direzione, fenomeno noto come rifrazione.
Il rallentamento, oltre che dal mezzo dipende anche da altri fattori quali la temperatura, la pressione e la lunghezza d’onda. Il valore dell’indice di rifrazione di un materiale viene calcolato per una temperatura standard di 20°C ed una pressione di 1atm
A parità di altre condizioni, dunque, l’indice di rifrazione dipende fortemente dalla densità del mezzo.
Cosa comporta la rifrazione della luce al momento di dover attraversare la lente?
La rifrazione di un oggetto nell’acqua
L’immagine subisce delle deformazioni. Possiamo verificarlo con un semplice esperimento: immergendo in una bacinella d’acqua una barretta di metallo la vedremo come fosse deformata e questo proprio perché la luce, nell’attraversare il liquido viene deviata provocando una distorsione “virtuale” dell’oggetto.
La rifrazione può anche generare un disturbo cromatico dell’immagine osservata. Ciascun colore genera un raggio di luce con una lunghezza d’onda diversa. Rosso e blu, ad esempio, sono agli opposti della scala: il blu ha una lunghezza d’onda molto breve mentre il rosso molto più lunga. Poiché lunghezze d’onde diverse vengono deviate in maniera diversa attraverseranno la lente uscendo in direzioni diverse, dando luogo al fenomeno della dispersione della luce detto, appunto, aberrazione cromatica.
La luce bianca, quando entra in un prisma viene scomposta nelle sue componenti
E’ il classico esempio della luce bianca (composta da tutti i colori dello spettro visibile) che colpisce la superficie di un prisma a sezione triangolare: come è noto nell’attraversare il prisma i diversi colori vengono deviati in misura differente, ed emergono dalla faccia opposta del prisma separati uno dall’altro, con diversi angoli di rifrazione dando vita ad un “effetto arcobaleno”.
In conclusione quale è il consiglio che è possibile dare a chi deve acquistare un occhiale da vista?
Un indice di rifrazione più elevato (a esempio 1.74) consente di ottenere una lente di spessore inferiore rispetto ad un indice più basso (ad esempio 1.50). E questo vuol dire che sarà minore l’effetto della rifrazione e quindi i disturbi cromatici.
Ma non bisogna esagerare. Per diottrie piuttosto comuni, fino a 3 o 4 gradi, non è il caso di spendere dei soldi in più per acquistare una lente ad indice superiore di 1.50. A meno che questo non sia dettato da motivazioni di natura estetica ad esempio quando, il maggiore spessore della lente ai bordi (quindi per i soggetti miopi, diottrie con segno negativo), potrebbe creare una evidente fuoriuscita della lente su montature sottili come il metallo o superleggere.
Utilizzare un materiale ad alto indice di rifrazione permette di ottenere lenti di ridotto spessore, a parità di potere ma comporta anche il peggioramento di altre caratteristiche. Ad esempio diminuisce il numero di Abbe, presentano una maggiore sensibilità ai disturbi cromatici e sono leggermente più pesanti.
Un ultimo problema è la maggiore riflettività che, combinato con la minore curvatura della superficie, può dar luogo a riflessi fastidiosi. Per fortuna facilmente eliminarli con un adeguato trattamento antiriflesso.
