レンズの厚みと限界の仕組み②
こんばんは！プラオプ ハセガワです。
さて、レンズの厚みの仕組みを考える２回目です。
前回は大きく光を曲げるには強い角度が必要だよ、だからレンズの湾曲が強くなるよ・・・というお話でした。
今日はレンズの厚みを決める要素の一つ、「屈折率」という言葉について。
これが大きいほど「レンズが薄くなりますよー！」と、聞いた事がある方は多いと思いますが、そいえばこれが一体何か？を解説していない気がする・・・
という事でちょっとだけマニアックなお話です。
「屈折率」とは何だ？
透明な物体に光が斜めに入ると、その表面でクキンと曲がります。
その曲がり具合は角度ともう一つ、透明な物体がどれだけ光を曲げる性質を持っているか？によって決まります。
その「性質」が「屈折率」
例えば「屈折率」が違う物質に、それぞれ同じ角度で光が入ったとしたら、その曲がり方には違いがでるわけです。
じゃあその屈折率とはどうやって求められるのか？は以下の通り。
この数字が大きいほど物体の光を曲げる性質が強いという事なのですが、これ、物体を通り抜ける光の速さの減速比と同じで、屈折率が大きい物体ほど光が通り抜けるのに時間がかかっているとも言い換える事ができます。
屈折率の大きな物体を使えば、レンズの湾曲が少なくても光を大きく曲げる事ができます。
逆に言えば屈折率の小さな物体と同じ光の曲がり方を作るためには、屈折率の大きな物体ではその分湾曲を小さくしなければいけない＝レンズが薄くなるというわけです。
メガネレンズで使われる透明物体は、プラスチックの場合1.5〜1.76。ガラスの場合1.523〜1.9。（ちなみにダイヤモンドは2.419ですって！）
屈折率は物体固有のものなので、それが違うという事はつまり「違う物質」だという事です。なので「圧縮レンズ」というものは存在しません。材料がそもそも違うのです。
レンズの形の違い
レンズの形は色々な種類を考える事ができます。
例えば両面が同じ形をしているもの。凸レンズで言えば「両凸レンズ」
片方が平らな「片凸レンズ」
そして表側が凸レンズで裏側が凹レンズの「メニスカスレンズ」です。
レンズは斜めに見ると光が変な曲がり方をしますので、鮮明に見えません。
レンズの広い範囲にわたって綺麗に見えて欲しいのです。
ではどうするか？上のレンズの種類の中で、斜めのズレが少ないのはどれでしょう？
正解は「メニスカスレンズ」です！
実際メガネレンズはよっぽど特殊なレンズを除いて、基本的に「メニスカスレンズ」です。表が平らに見えるレンズでも必ず僅かに凸面になっています。
レンズの光を曲げる強さは、表面と裏面の組み合わせで決まるので、どの形を選んでも湾曲具合の組み合わせで同じ強さのレンズを作れるわけです。（収差が違うとか言わない）
でもメニスカスレンズはその構造上一番厚くなる形状です。
そんなわけで、今日はここまで。
次回は「狙った強さを作る仕組み」を考えて、レンズの厚みとその限界について考えてみたいと思います。
この記事へのコメントはありません。