Las lentes comúnmente son materiales de vidrio o plástico con dos superficies por donde pasa la luz. Producen imágenes que pueden ser ampliaciones o reducciones de un sujeto. Una superficie de lente puede ser plana, cóncava o convexa. En una lente convergente, los rayos de luz que pasan a través de la lente convergen en un punto focal en su lado opuesto. En una lente divergente, los rayos salen de la lente como si provinieran de un punto focal en su lado opuesto. En cada caso, la distancia entre el punto focal y el eje vertical de la lente es la distancia focal.

Forma

Las superficies de una lente convergente son convexas hacia el exterior y sus distancias focales son positivos Una superficie de la lente que es cóncava hacia el exterior es una lente divergente con una distancia focal negativa. El radio de curvatura de una lente es el radio de una esfera imaginaria desde la que se cortó la superficie de la lente.

Índice de refracción

La propiedad óptica de un material de lente es su índice de refracción. Primero definido por el matemático holandés Willebrord Snellius en el siglo XVII, es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el material en cuestión. El índice de refracción del agua es 1.33 y para el vidrio es 1.5.

Delgado

El eje óptico de una lente es una línea recta que pasa por el punto medio de la superficie de cada lente. Una lente delgada tiene un grosor insignificante en este punto en comparación con su longitud focal. La lente se dobla, o se refracta, se enciende instantáneamente en un plano central que es vertical al eje óptico. El recíproco de la distancia focal de una lente delgada es igual al índice de refracción multiplicado por la suma del radio de curvatura de cada superficie de la lente.

Planos principales

En realidad, los cálculos de la distancia focal de un sistema de lentes debe tener en cuenta la distancia entre las superficies de las lentes. Los planos principales son conceptos matemáticos de superficies dentro del sistema de lentes donde ocurre la refracción. El sistema más simple tiene un plano principal frontal donde un haz de luz golpea la lente y un plano principal posterior donde emerge. Estos planos son perpendiculares al eje óptico y cruzan el eje en los puntos principales, también llamados puntos nodales.

Lentes gruesas

La ecuación de Gullstrand, llamada así por el oftalmólogo sueco del siglo XX Allvar Gullstrand, es una fórmula matemática para calcular la distancia focal de una lente gruesa. Relaciona la longitud focal de toda la lente con el grosor de la lente en el eje óptico, el índice de refracción del material de la lente y la distancia focal de cada superficie. La distancia focal de superficie individual es la distancia entre cada punto focal y su punto nodal dentro de la lente.