Observation et mesure de lentilles au microscope numérique

Qu’est-ce que l’indice de réfraction ?

L’indice de réfraction est le résultat de la division de la vitesse de la lumière dans l’air par la vitesse de la lumière dans un milieu donné.
La vitesse de la lumière varie selon le milieu et la longueur d’onde et il en va donc de même pour l’indice de réfraction. La direction de réfraction de la lumière peut être calculée selon la loi de Snell.

Loi de Snell (n₁sinα = n₂sinβ)

Indice de réfraction 1 (par ex. air) : n₁
Indice de réfraction 2 (par ex. eau, verre) : n₂
Angle d’incidence : α
Angle de réfraction : β

Qu’est-ce que la dispersion ?

Lorsque la lumière blanche traverse un prisme, le spectre de lumière apparaît.
Ce phénomène est appelé dispersion de la lumière. Il se produit car l’indice de réfraction diffère selon la longueur d’onde de la lumière.

La dispersion d’un verre optique s’exprime à travers une valeur appelée nombre d’Abbe (v).

Principe et correction de l’aberration chromatique

Comme illustré dans le schéma ci-dessous, en raison de la dispersion de la lumière, plus la longueur d’onde de la lumière est courte, plus le point focal est proche de la lentille et plus elle est longue, plus le point focal est éloigné. Lorsqu’une longueur d’onde donnée est focalisée, les autres longueurs d’onde sont défocalisées, ce qui brouille les couleurs de l’image. Ce phénomène est appelé aberration chromatique.

Qu'est-ce que l’aberration sphérique ?

L’aberration chromatique est due aux différences de longueur d’onde de la lumière. Cependant, l’aberration peut se produire même en présence d’une seule couleur, c’est ce qu’on appelle l’aberration monochromatique. L’aberration sphérique en est le parfait exemple. La surface d’une lentille convexe prend la forme d’une sphère partielle. Ainsi, plus un point est proche du bord de la lentille, plus l’angle d’incidence est large, ce qui augmente également l’angle de réfraction. Le phénomène par lequel le point focal diffère selon la proximité ou l’éloignement du centre de la lentille est appelé aberration sphérique.

Comment corriger l’aberration sphérique

L’aberration sphérique peut être corrigée, par exemple, en combinant une lentille convexe et une lentille concave, qui présente une aberration dans le sens opposé, ou en combinant des lentilles aux indices de réfraction différents.

Une autre méthode de correction consiste à utiliser des lentilles asphériques. La surface sphérique sur le pourtour de la lentille est modelée en une courbe inverse, permettant de corriger le point focal sans multiplier les lentilles.

Lentilles en fluorine (fluorure de calcium, CaF2) qui réduisent au minimum l’aberration chromatique

Les lentilles en fluorine sont utilisées dans l’optique de réduire l’aberration chromatique au minimum.
Constituées de fluorine naturelle, ces lentilles possèdent un faible indice de réfraction et génèrent une dispersion limitée, des propriétés qui les démarquent des lentilles ordinaires.
Leurs facultés de dispersion sont d’autant plus extraordinaires qu’elles dispersent peu les longueurs d’onde du rouge au vert et fortement les longueurs d’onde du vert au bleu. Les microscopes numériques KEYENCE exploitent des lentilles en fluorine, garantissant l’obtention d’images nettes avec une aberration réduite au minimum.

Exemples d’observation et de mesure de lentilles au microscope numérique

Voici les derniers exemples d’observation et de mesure de lentilles au microscope numérique 4K Série VHX de KEYENCE.

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