linse (optisk begreb)

Linse, optisk komponent, som benyttes til at samle eller sprede lys samt overføre optisk information eller optisk energi eller til at udføre optisk signalbehandling. En linses funktion er at omdanne en kuglebølge, der kommer fra et objektpunkt, til en kuglebølge med centrum i billedpunktet.

En traditionel linse er fremstillet af et materiale, der er transparent for det aktuelle bølgelængdeområde; for det synlige område fx optisk glas eller plast. Linsen afgrænses normalt af to krumme flader (én flade kan være plan). Hvis den er tykkest på midten, er der tale om en samlelinse, også betegnet positiv eller konveks. Når lyset som en plan bølge passerer igennem en samlelinse, vil bølgen forsinkes mere gennem midten end ved kanterne, idet lys udbreder sig langsommere i glas end i luft. Denne plane lysbølge vil derfor ændres til en konkav bølge med centrum i et punkt, brændpunktet. Her vil lyset samles og give et billedpunkt (reelt) af et uendelig fjernt objektpunkt.

Hvis linsen er tykkest ved kanterne, er den en spredelinse, også betegnet negativ eller konkav. En spredelinse vil ændre en plan lysbølge til en kuglebølge, der ser ud, som om den kommer fra et brændpunkt før linsen, dvs. den vil danne et indbildt (virtuelt) billede.

Når objektplaceringen er kendt, vil billedplaceringen være bestemt af afbildningsligningen: ¹/_s−¹/_s' = ¹/_f, hvor s og s' er afstandene fra linsen til hhv. objekt og billede regnet positivt i lysstrålens retning, og f er brændvidden, dvs. afstanden fra linsen til dens brændpunkt (positiv for samlelinse, negativ for spredelinse).

Ved afbildning med en linse vil der altid forekomme afbildningsfejl (aberrationer). Ved mere krævende anvendelser må der derfor ofte benyttes flere linser (et objektiv) for at reducere fejlen. Et objektiv er perfekt, når afbildningsfejlene giver en mindre billedplet end bøjningspletten, der skyldes lysets bølgeegenskaber (diffraktion). Linsen betegnes da som diffraktionsbegrænset.

En linse eller et objektiv beskrives ved brændvidden f, eller styrken 1/f med enheden dioptri (m^-1), og ved diameteren d. Ofte kombineres disse til F-tallet = f/d eller den numeriske apertur NA ≈ ¹/₂F, der er bestemmende for belysningen i billedet. For et objektiv, der skal anvendes i et givet optisk system, angives endvidere den synsfeltvinkel, ved hvilken det skal benyttes.

Et diffraktionsbegrænset objektiv med stort synsfelt og numerisk apertur kan overføre meget store informationsmængder (ca. 10⁸ uafhængige parallelle kanaler). En linses evne til at udføre Fouriertransformationer (Fourieroptik) benyttes i vid udstrækning i optisk signalbehandling (se Fourieranalyse).

Nye typer linser, hvor brydningsindekset i glasset varierer radiært (GRIN) eller efter aksen (GRADIUM), har åbnet nye muligheder for linsedesign.