¿Por qué las lentes convexas no dispersan la luz como los prismas, dado que los puntos de entrada y salida no son paralelos?

Entiendo que la luz que ingresa a un bloque paralelo de vidrio en un ángulo que no sea de 90 grados causará la dispersión de colores dentro del bloque, pero estos se refractarán en el mismo grado al salir, por lo que no habrá una dispersión general y aparecerán en blanco. Pero en ese caso, ¿por qué no se dispersan las lentes cóncavas (o convexas)?

Además, con un bloque de vidrio paralelo, si fuera lo suficientemente grueso y ancho, aunque las diferentes frecuencias eventualmente se "alcanzarían" entre sí y se fusionarían al salir, esto ocurriría solo después de una distancia igual a la distancia en que se dispersaron dentro del vidrio verdad? Entonces, el ojo humano, si se coloca lo suficientemente cerca del lado de salida del vidrio, podría ver un arco iris, ¿correcto?

Respuestas (2)

Ellas hacen. Se llama aberración cromática : cada frecuencia diferente tiene un punto de enfoque ligeramente diferente, desenfocando la imagen en diferentes cantidades para los diferentes colores. Los lentes modernos de alta calidad tienen múltiples elementos agregados específicamente para abordar el problema de la aberración cromática.

Lo que sucede con el vidrio plano se puede explicar pensando en términos de frentes de onda en lugar de trayectorias de rayos, porque eso está más cerca de la óptica física. Para una persona que mira directamente a través del cristal, se estropea la relación de fase entre las ondas de un color diferente, pero nuestros ojos no son sensibles a eso, de todos modos. Un frente de onda esférico en un lado será esférico en el otro, para todos los colores (lo mismo para plano). Todos los frentes de onda esféricos que comparten un centro en un lado del vidrio tendrán un centro que está en la misma línea en el otro lado. Por eso, si miras a través del cristal en ángulo, observarás una pequeña aberración cromática.

"Todos los frentes de onda esféricos que comparten un centro en un lado del vidrio también compartirán un centro en el lado opuesto". - esto está mal. Los centros de las ondas de salida se desplazan al igual que los rayos geométrico-ópticos. Es fácil de ver si usa haces en lugar de rayos/ondas esféricas. El resultado se muestra experimentalmente en esta respuesta .
@Ruslan Gracias. Estaba un poco dudoso (de ahí el bit "tómalo con un grano de sal"), pero he corregido la respuesta ahora. Aunque hay una diferencia importante. En su experimento, está buscando una fuente en el medio. Con un panel de vidrio, las trayectorias de los rayos se doblan y luego se desdoblan. Sin embargo, es probable que el efecto siga ahí, así que no desharé la corrección.

La respuesta de Sean E. Lake es correcta: las lentes convexas dispersan la luz como prismas y ese efecto se conoce como aberración cromática, que se nota fácilmente al acercar las esquinas de las fotografías tomadas con cámaras baratas.

Agregaría a su respuesta las razones por las cuales las lentes convexas habituales dispersan la luz mucho menos que un prisma. Por ejemplo, es difícil proyectar un espectro utilizando un par de anteojos comunes, una lupa o incluso un objetivo de fotografía.

La primera razón es que las lentes suelen ser delgadas y, por lo tanto, sus lados son casi paralelos, al menos en comparación con un prisma. La dispersión está muy relacionada con el ángulo entre las caras, y las caras de las lentes están separadas unos pocos grados mientras que en un prisma podrían estar a 60º.

La segunda razón no es válida para lentes simples (como anteojos o lupas), sino para sistemas más complejos equivalentes a una lente convexa (como objetivos de fotografía): las lentes se combinan de tal manera que la mayor parte de su aberración cromática se cancela .

Como ejemplo con los anteojos, creo que en muchos casos es posible inclinarlos a un ángulo extremo con respecto al sol y hacer que se proyecte un delgado arco iris debajo de ellos.
Aunque es posible, es más probable que obtengamos un arcoíris usando el borde de los anteojos, que de hecho es un prisma, que usando la lente en sí.
También se nota fácilmente usando lentes correctivos y mirando a través de cualquier parte menos el punto muerto.
Depende de qué tan fuerte sea la corrección, y probablemente también del tipo de material. Con unas pocas dioptrías no puedo notar ningún tipo de aberración cromática en mis gafas.
@Pere Mire hacia el borde de las gafas: cuanto más cerca está el objeto del borde, mayor es la aberración cromática. Esencialmente, hace que un borde del objeto observado se vuelva rojo amarillento y el otro azulado (por supuesto, no es realmente el borde, la imagen de todo el objeto se desplaza según el color, pero es más fácil de ver en el borde). Depende mucho del grosor del vidrio (o plástico) y de la calidad general de la lente, pero debería ser ligeramente visible incluso en lentes buenos y débiles.