Una lente Fresnel ( / ˈ f r eɪ n ɛ l , - n əl / FRAY -nel, -nəl ; / ˈ f r ɛ n ɛ l , - əl / FREN -el, -əl ; o / f r eɪ ˈ n ɛ l / fray- NEL [1] ) es un tipo de lente compacta compuesta que reduce la cantidad de material requerido en comparación con una lente convencional al dividir la lente en un conjunto de secciones anulares concéntricas.
La forma dióptrica (puramente refractiva ) más simple de la lente fue propuesta por primera vez por Georges-Louis Leclerc, conde de Buffon [2] , y reinventada de forma independiente por el físico francés Augustin-Jean Fresnel (1788-1827) para su uso en faros . [3] [4] La forma catadióptrica (que combina refracción y reflexión) de la lente, completamente inventada por Fresnel, tiene elementos prismáticos externos que utilizan la reflexión interna total así como la refracción para capturar más luz oblicua de la fuente de luz y agregarla a el haz, haciéndolo más visible a mayores distancias.
El diseño permite la construcción de lentes de gran apertura y distancia focal corta sin la masa y volumen de material que requeriría una lente de diseño convencional. Una lente de Fresnel se puede fabricar mucho más delgada que una lente convencional comparable y, en algunos casos, adopta la forma de una lámina plana.
Por su uso en faros, se le ha llamado "el invento que salvó un millón de barcos". [5]
La primera persona en enfocar el haz de un faro usando una lente fue aparentemente el cortador de vidrio londinense Thomas Rogers, quien propuso la idea a Trinity House en 1788. [6] Las primeras lentes Rogers, de 53 cm de diámetro y 14 cm de espesor en el centro , se instalaron en el Old Lower Lighthouse de Portland Bill en 1789. Detrás de cada lámpara había un espejo de vidrio esférico con revestimiento posterior, que reflejaba la radiación trasera a través de la lámpara y hacia la lente. Se instalaron más muestras en Howth Baily , North Foreland , y al menos en otros cuatro lugares en 1804. Pero gran parte de la luz se desperdició por la absorción del vidrio. [6] [7]
En 1748, Georges-Louis Leclerc, conde de Buffon, fue el primero en sustituir una lente convexa por una serie de prismas anulares concéntricos , tallados como escalones en una sola pieza de vidrio, [2] para reducir el peso y la absorción. En 1790 [8] (aunque fuentes secundarias dan la fecha como 1773 [9] : 609 o 1788 [10] ), el Marqués de Condorcet sugirió que sería más fácil hacer los tramos anulares por separado y ensamblarlos sobre un marco; pero ni siquiera eso era práctico en aquel momento. [11] [12] Estos diseños no estaban destinados a faros, [2] sino a vasos encendidos . [9] : 609 David Brewster , sin embargo, propuso un sistema similar al de Condorcet en 1811, [2] [10] [13] y en 1820 defendía su uso en los faros británicos. [14]
La Commission des Phares (Comisión de Faros) francesa fue establecida por Napoleón en 1811 y puesta bajo la autoridad del empleador del físico francés Augustin-Jean Fresnel , el Cuerpo de Puentes y Carreteras. Como los miembros de la comisión estaban ocupados en otras cosas, logró poco en sus primeros años. [15] Sin embargo, el 21 de junio de 1819, tres meses después de ganar el Gran Premio de Física de la Academia de Ciencias por sus célebres memorias sobre la difracción , Fresnel fue adscrito "temporalmente" a la comisión por recomendación de François Arago (miembro desde 1813). ), para revisar posibles mejoras en la iluminación de los faros. [11] [16]
A finales de agosto de 1819, sin conocer la propuesta de Buffon-Condorcet-Brewster, [11] [13] Fresnel hizo su primera presentación ante la comisión, [17] recomendando lo que llamó lentilles à échelons ('lentes por pasos') para reemplace los reflectores entonces en uso, que reflejaban sólo aproximadamente la mitad de la luz incidente. [18] Otro informe de Fresnel, fechado el 29 de agosto de 1819 (Fresnel, 1866–70, vol. 3, págs. 15–21), se refiere a pruebas en reflectores y no menciona lentes escalonadas excepto en un boceto no relacionado en la última página. del manuscrito. Las actas de las reuniones de la Comisión sólo se remontan a 1824, cuando el propio Fresnel asumió el cargo de secretario. [19] Por lo tanto , se desconoce la fecha exacta en la que Fresnel recomendó formalmente lentilles à échelons . [ cita necesaria ] Para vergüenza de Fresnel, uno de los comisionados reunidos, Jacques Charles , recordó la sugerencia de Buffon. [20] Sin embargo, mientras que la versión de Buffon era biconvexa y de una sola pieza, [21] la de Fresnel era plano-convexa y estaba hecha de múltiples prismas para facilitar la construcción.
Con un presupuesto oficial de 500 francos, Fresnel se dirigió a tres fabricantes. El tercero, François Soleil, encontró una manera de eliminar los defectos recalentando y remodelando el vidrio. Arago ayudó a Fresnel con el diseño de una lámpara Argand modificada con mechas concéntricas (un concepto que Fresnel atribuyó al Conde Rumford [22] ), y descubrió accidentalmente que el pegamento de pescado era resistente al calor, lo que lo hacía adecuado para su uso en la lente. El prototipo, terminado en marzo de 1820, tenía un panel de lentes cuadrado de 55 cm de lado, que contenía 97 prismas poligonales (no anulares), e impresionó tanto a la Comisión que le pidieron a Fresnel una versión completa de ocho paneles. Este modelo, terminado un año después a pesar de la financiación insuficiente, tenía paneles de 76 cm cuadrados. En un espectáculo público la tarde del 13 de abril de 1821, se demostró comparándolo con los reflectores más recientes, que de repente quedaron obsoletos. [23]
Poco después de esta demostración, Fresnel publicó la idea de que la luz, incluida la luz aparentemente no polarizada , se compone exclusivamente de ondas transversales , y pasó a considerar las implicaciones para la doble refracción y la reflexión parcial. [24]
Fresnel reconoció las lentes británicas y la invención de Buffon en una memoria leída el 29 de julio de 1822 e impresa el mismo año. [25] La fecha de esas memorias puede ser la fuente de la afirmación de que la defensa del faro de Fresnel comenzó dos años después que la de Brewster; [14] pero el texto deja claro que la participación de Fresnel comenzó a más tardar en 1819. [26]
La siguiente lente de Fresnel fue un aparato giratorio con ocho paneles en forma de "diana", fabricados en arcos anulares por Saint-Gobain , [12] que daban ocho haces giratorios, para ser vistos por los marineros como un destello periódico. Encima y detrás de cada panel principal había un panel en forma de diana inclinado más pequeño de contorno trapezoidal con elementos trapezoidales. [27] Esto refractó la luz hacia un espejo plano inclinado, que luego la reflejó horizontalmente, 7 grados por delante del haz principal, aumentando la duración del destello. [28] Debajo de los paneles principales había 128 pequeños espejos dispuestos en cuatro anillos, apilados como las lamas de una persiana o una persiana veneciana . Cada anillo, con forma de cono truncado , reflejaba la luz hacia el horizonte, dando una luz más tenue y constante entre los destellos. La prueba oficial, realizada en el inacabado Arco de Triunfo el 20 de agosto de 1822, fue presenciada por la Comisión (y por Luis XVIII y su séquito) desde 32 kilómetros (20 millas) de distancia. El aparato se almacenó en Burdeos durante el invierno y luego se volvió a montar en el faro de Cordouan bajo la supervisión de Fresnel, en parte por sus propias manos. El 25 de julio de 1823 se encendió la primera lente de Fresnel de un faro del mundo. [29] Como se esperaba, la luz era visible en el horizonte, a más de 32 kilómetros (20 millas) de distancia. [30]
El día antes de la prueba de la lente Cordouan en París, un comité de la Academia de Ciencias informó sobre las memorias y suplementos de Fresnel sobre la doble refracción, que, aunque menos conocidos por los lectores modernos que su trabajo anterior sobre la difracción, asestaron un golpe más decisivo. para la teoría ondulatoria de la luz. [31] Entre la prueba y el reensamblaje en Cordouan, Fresnel presentó sus artículos sobre fotoelasticidad (16 de septiembre de 1822), polarización circular y elíptica y rotación óptica (9 de diciembre), y reflexión parcial y reflexión interna total (7 de enero de 1823), [ 32] esencialmente completando su reconstrucción de la óptica física sobre la hipótesis de la onda transversal . Poco después de que se encendiera la lente Cordouan, Fresnel comenzó a toser sangre. [33]
En mayo de 1824, [13] Fresnel fue ascendido a secretario de la Commission des Phares , convirtiéndose en el primer miembro de ese organismo en recibir un salario, [34] aunque en el papel concurrente de ingeniero en jefe. [35] A finales de ese año, estando cada vez más enfermo, redujo su investigación fundamental y renunció a su trabajo estacional como examinador en la École Polytechnique , con el fin de ahorrar el tiempo y la energía que le quedaban para su trabajo de faro. [36] [37]
Ese mismo año diseñó la primera lente fija , para difundir la luz de manera uniforme alrededor del horizonte y minimizar el desperdicio arriba o abajo. [11] Idealmente, las superficies refractantes curvas serían segmentos de toroides alrededor de un eje vertical común, de modo que el panel dióptrico parecería un tambor cilíndrico. Si esto se complementara con anillos reflectantes ( catóptricos ) encima y debajo de las partes refractantes (dióptricas), todo el aparato parecería una colmena. [38] La segunda lente de Fresnel que entró en servicio fue de hecho una lente fija, de tercer orden, instalada en Dunkerque el 1 de febrero de 1825. [39] Sin embargo, debido a la dificultad de fabricar grandes prismas toroidales, este aparato tenía un lente de 16 lados. planta poligonal. [40]
En 1825, Fresnel amplió su diseño de lentes fijas añadiendo una matriz giratoria fuera de la matriz fija. Cada panel de la matriz giratoria debía refractar parte de la luz fija de un ventilador horizontal en un haz estrecho. [11] [41]
También en 1825, Fresnel dio a conocer la Carte des Phares ('mapa de faros'), pidiendo un sistema de 51 faros más luces de puerto más pequeñas, en una jerarquía de tamaños de lentes llamados "órdenes" (siendo el primero el más grande), con diferentes características. para facilitar el reconocimiento: una luz constante (de una lente fija), un destello por minuto (de una lente giratoria con ocho paneles) y dos por minuto (16 paneles). [42]
A finales de 1825, [43] para reducir la pérdida de luz en los elementos reflectantes, Fresnel propuso reemplazar cada espejo con un prisma catadióptrico, a través del cual la luz viajaría por refracción a través de la primera superficie y luego por reflexión interna total en la segunda superficie. , luego refracción a través de la tercera superficie. [44] El resultado fue la lente del faro tal como la conocemos ahora. En 1826 montó un pequeño modelo para su uso en el Canal Saint-Martin , [45] pero no vivió para ver una versión en tamaño real: murió el 14 de julio de 1827, a la edad de 39 años.
La primera etapa en el desarrollo de las lentes para faros después de la muerte de Augustin Fresnel consistió en la implementación de sus diseños. Esto fue impulsado en parte por su hermano menor Léonor, quien, como Augustin, tenía formación como ingeniero civil pero, a diferencia de Augustin, tenía una gran aptitud para la gestión. Léonor entró al servicio de la Comisión del Faro en 1825 y sucedió a Agustín como secretaria. [46]
La primera lente fija construida con prismas toroidales fue un aparato de primer orden diseñado por el ingeniero escocés Alan Stevenson bajo la dirección de Léonor Fresnel y fabricado por Isaac Cookson & Co. utilizando vidrio francés; entró en servicio en la Isla de May , Escocia, el 22 de septiembre de 1836. [47] Las primeras lentes catadióptricas grandes se fabricaron en 1842 para los faros de Gravelines e Île Vierge , Francia; se trataba de lentes fijas de tercer orden cuyos anillos catadióptricos (realizados en segmentos) tenían un metro de diámetro. La lente Skerryvore de primer orden de Stevenson , encendida en 1844, era sólo parcialmente catadióptrica; Era similar a la lente Cordouan, excepto que las láminas inferiores fueron reemplazadas por prismas catadióptricos de fabricación francesa, mientras que los espejos se conservaron en la parte superior. La primera lente de primer orden totalmente catadióptrica, instalada en Pointe d'Ailly en 1852, también proporcionaba ocho haces giratorios más una luz fija en la parte inferior; pero su sección superior tenía ocho paneles catadióptricos que enfocaban la luz unos 4 grados por delante de las luces principales, para alargar los destellos. La primera lente totalmente catadióptrica con haces puramente giratorios , también de primer orden, se instaló en Saint-Clément-des-Baleines en 1854 y marcó la finalización de la Carte des Phares original de Augustin Fresnel . [48]
Thomas Stevenson (hermano menor de Alan) fue un paso más allá de Fresnel con su lente "holoftal", que enfocaba la luz irradiada por la lámpara en casi todas las direcciones, hacia adelante o hacia atrás, en un solo haz. [49] La primera versión, descrita en 1849, consistía en una lente de diana de Fresnel estándar, un reflector paraboloide y un reflector hemisférico trasero (funcionalmente equivalente al espejo Rogers de 60 años antes, excepto que subtendía todo un hemisferio). . La luz irradiada hacia el hemisferio delantero pero sin alcanzar la lente de ojo de buey era desviada por el paraboloide hacia un haz paralelo que rodeaba la lente de ojo de buey, mientras que la luz irradiada hacia el hemisferio posterior era reflejada hacia atrás a través de la lámpara por el reflector esférico (como en Rogers 'disposición), que serán recogidos por los componentes delanteros. La primera unidad se instaló en North Harbour, Peterhead , en agosto de 1849. Stevenson llamó a esta versión "holófota catadióptrica", aunque cada uno de sus elementos era puramente reflectante o puramente refractivo. En la segunda versión del concepto de holofoto, la lente de ojo de buey y el reflector parabólico fueron reemplazados por una lente catadióptrica de Fresnel, tal como la concibió Fresnel, pero expandida para cubrir todo el hemisferio anterior. La tercera versión, que Stevenson llamó confusamente "holófobo dióptrico", fue más innovadora: retuvo la lente catadióptrica de Fresnel para el hemisferio frontal, pero reemplazó el reflector hemisférico trasero con un conjunto hemisférico de prismas anulares, cada uno de los cuales usaba dos prismas internos totales. reflexiones para hacer que la luz que diverge desde el centro del hemisferio regrese hacia el centro. El resultado fue una holofoto de cristal, sin pérdidas por reflejos metálicos. [50]
James Timmins Chance modificó el diseño holofotal totalmente de vidrio de Thomas Stevenson disponiendo los prismas de doble reflexión alrededor de un eje vertical. El prototipo se mostró en la Exposición Internacional de 1862 en Londres. Más tarde, para facilitar la fabricación, Chance dividió los prismas en segmentos y los dispuso en forma cilíndrica conservando la propiedad de reflejar la luz desde un solo punto hasta ese punto. Los reflectores de esta forma, paradójicamente llamados "espejos dióptricos", resultaron particularmente útiles para devolver la luz desde el lado de la lámpara que da a tierra hacia el lado que da al mar. [51]
A medida que proliferaron los faros, se hizo más difícil distinguirlos entre sí, lo que llevó al uso de filtros de colores, que desperdiciaban luz. En 1884, John Hopkinson eliminó la necesidad de filtros al inventar la lente de "destellos grupales", en la que los paneles dióptricos y/o catadióptricos se dividían para producir múltiples destellos, lo que permitía identificar los faros no solo por la frecuencia de los destellos. , sino también por la multiplicidad de destellos. Se instalaron lentes de doble destello en Tampico (México) y Little Basses (Sri Lanka) en 1875, y una lente de triple destello en el faro de Casquets ( Islas del Canal ) en 1876. [52] El ejemplo que se muestra (derecha) es el doble- Lente intermitente del Point Arena Light , que estuvo en servicio desde 1908 hasta 1977. [53]
El desarrollo de lentes hiperradiales fue impulsado en parte por la necesidad de fuentes de luz más grandes, como luces de gas con múltiples chorros, que requerían una distancia focal más larga para un ancho de haz determinado, por lo tanto, una lente más grande para recolectar una fracción determinada de la luz generada. La primera lente hiperradial fue construida para los Stevenson en 1885 por F. Barbier & Cie de Francia y probada en South Foreland Lighthouse con varias fuentes de luz. Chance Brothers (los empleadores de Hopkinson) comenzaron a construir hiperradiales, instalando el primero en Bishop Rock Lighthouse en 1887. [54] Ese mismo año, Barbier instaló un hiperradial en Tory Island . Pero sólo unos 30 hiperradiales entraron en servicio [55] antes de que el desarrollo de lámparas brillantes más compactas hiciera innecesarias ópticas tan grandes (ver Lente hiperradiante de Fresnel ).
La producción de lentes dióptricas escalonadas de una sola pieza, más o menos como las concibió Buffon, se hizo factible en 1852, cuando John L. Gilliland, de Brooklyn Flint-Glass Company, patentó un método para fabricar lentes a partir de vidrio prensado y moldeado. La empresa fabricaba pequeñas lentes de diana para usar en ferrocarriles, barcos de vapor y muelles; [56] Estas lentes eran comunes en los Estados Unidos en la década de 1870. [13] : 488 En 1858, la empresa produjo "una cantidad muy pequeña de lentes prensadas de vidrio de pedernal de sexto orden" para su uso en faros: las primeras lentes de faro de Fresnel fabricadas en Estados Unidos. [56] En la década de 1950, la sustitución del vidrio por plástico hizo económico el uso de lentes Fresnel como condensadores en retroproyectores. [57]
La lente Fresnel reduce la cantidad de material requerido en comparación con una lente convencional al dividir la lente en un conjunto de secciones anulares concéntricas. Una lente Fresnel ideal tendría un número infinito de secciones. En cada sección, el espesor total disminuye en comparación con una lente simple equivalente. Esto divide efectivamente la superficie continua de una lente estándar en un conjunto de superficies de la misma curvatura, con discontinuidades escalonadas entre ellas.
En algunas lentes, las superficies curvas se sustituyen por superficies planas, con un ángulo diferente en cada sección. Una lente de este tipo puede considerarse como un conjunto de prismas dispuestos de forma circular con prismas más inclinados en los bordes y un centro plano o ligeramente convexo. En las primeras (y más grandes) lentes de Fresnel, cada sección era en realidad un prisma independiente. Posteriormente se produjeron lentes Fresnel de "una sola pieza", que se utilizaron para faros de automóviles, lentes de freno, estacionamiento y señales de giro, etc. En los tiempos modernos, se podrían utilizar equipos de fresado controlados por computadora (CNC) o impresoras 3D para fabricar lentes más complejas. [ cita necesaria ]
El diseño de lentes Fresnel permite una reducción sustancial del espesor (y por lo tanto de la masa y el volumen del material) a expensas de reducir la calidad de imagen de la lente, razón por la cual las aplicaciones de imágenes precisas, como la fotografía, generalmente todavía utilizan lentes convencionales más grandes.
Las lentes de Fresnel suelen estar hechas de vidrio o plástico; su tamaño varía desde grande (antiguos faros históricos, tamaño de un metro) hasta mediano (ayudas para la lectura de libros, proyectores visores OHP) y pequeño ( pantallas de cámaras TLR / SLR , microópticas). En muchos casos son muy delgados y planos, casi flexibles, con espesores que oscilan entre 1 y 5 mm ( 1 ⁄ 32 a 3 ⁄ 16 pulgadas). [ cita necesaria ]
La mayoría de las lentes Fresnel modernas constan únicamente de elementos refractivos. Las lentes de los faros, sin embargo, suelen incluir elementos tanto refractores como reflectantes, estando estos últimos fuera de los anillos metálicos que se ven en las fotografías. Mientras que los elementos interiores son secciones de lentes refractivas, los elementos exteriores son prismas reflectantes, cada uno de los cuales realiza dos refracciones y una reflexión interna total , evitando la pérdida de luz que se produce en la reflexión de un espejo plateado.
.png/1280px-Block_Island_Southeast_Light,_Spring_Street_and_Mohegan_Trail_at_Mohegan_Bluffs,_New_Shoreham,_Washington_County,_RI_HAER_RI,5-NESH,1-_(sheet_8_of_12).png)
Fresnel diseñó seis tamaños de lentes de faro, divididos en cuatro órdenes según su tamaño y distancia focal. [58] Los órdenes tercero y cuarto se subdividieron en "grandes" y "pequeños". En el uso moderno, los órdenes se clasifican del primero al sexto orden. Posteriormente se añadió una talla intermedia entre tercer y cuarto orden, así como tallas por encima de primer orden y por debajo de sexto.
Una lente de primer orden tiene una distancia focal de 920 mm ( 36+1 ⁄ 4 pulgadas) y mide aproximadamente 2,59 m (8 pies 6 pulgadas) de alto y 1,8 m (6 pies) de ancho. El orden más pequeño (sexto) tiene una distancia focal de 150 mm (6 pulgadas) y una altura de433 mm ( 17+1 ⁄ 16 pulgadas). [58] [59] [60]
Las lentes de Fresnel más grandes se llaman hiperradiantes (o hiperradiales). Una de esas lentes estaba disponible cuando se decidió construir y equipar Makapuu Point Light en Hawaii. En lugar de pedir una lente nueva, se utilizó allí la enorme construcción óptica, de 3,7 metros (12 pies) de altura y con más de mil prismas. [61]
Hay dos tipos principales de lentes de Fresnel: de imagen y de no imagen . Las lentes Fresnel de imágenes utilizan segmentos con secciones transversales curvas y producen imágenes nítidas, mientras que las lentes sin imágenes tienen segmentos con secciones transversales planas y no producen imágenes nítidas. [63] A medida que aumenta el número de segmentos, los dos tipos de lentes se vuelven más similares entre sí. En el caso abstracto de un número infinito de segmentos, la diferencia entre segmentos curvos y planos desaparece.
Las lentes de imagen se pueden clasificar en:
Las lentes sin imagen se pueden clasificar en:
En los faros se utilizaban lentes Fresnel de vidrio de alta calidad, donde se consideraban de última generación a finales del siglo XIX y mediados del XX; la mayoría de los faros han retirado del servicio las lentes Fresnel de vidrio y las han reemplazado por aerobalizas mucho menos costosas y más duraderas , que a menudo contienen lentes Fresnel de plástico. [ cita necesaria ] Los sistemas de lentes Lighthouse Fresnel generalmente incluyen elementos prismáticos anulares adicionales , dispuestos en cúpulas facetadas por encima y por debajo del Fresnel plano central, para captar toda la luz emitida por la fuente de luz. El camino de la luz a través de estos elementos puede incluir una reflexión interna , en lugar de la simple refracción en el elemento plano de Fresnel. Estas lentes confirieron muchos beneficios prácticos a los diseñadores, constructores y usuarios de faros y su iluminación. Entre otras cosas, lentes más pequeños podrían caber en espacios más compactos. Una mayor transmisión de luz a distancias más largas y patrones variados hicieron posible triangular una posición. [ cita necesaria ]
Quizás el uso más extendido de las lentes de Fresnel, durante un tiempo, se produjo en los faros de los automóviles , donde pueden dar forma al haz aproximadamente paralelo del reflector parabólico para cumplir con los requisitos de los patrones de luces de cruce y de carretera, a menudo ambos en la misma unidad de faro (como como el diseño europeo H4 ). Por razones de economía, peso y resistencia a los impactos, los automóviles más nuevos han prescindido de lentes Fresnel de vidrio, utilizando reflectores multifacéticos con lentes simples de policarbonato . Sin embargo, las lentes de Fresnel continúan utilizándose ampliamente en las luces traseras, de posición y de marcha atrás de los automóviles.
Las lentes de vidrio Fresnel también se utilizan en instrumentos de iluminación para teatro y películas (ver Linterna de Fresnel ); Estos instrumentos suelen denominarse simplemente Fresnels . Todo el instrumento consta de una carcasa metálica, un reflector, un conjunto de lámpara y una lente Fresnel. Muchos instrumentos Fresnel permiten mover la lámpara con respecto al punto focal de la lente , para aumentar o disminuir el tamaño del haz de luz. Como resultado, son muy flexibles y, a menudo, pueden producir un haz tan estrecho como 7° o tan ancho como 70°. [66] La lente Fresnel produce un haz de bordes muy suaves, por lo que a menudo se utiliza como luz wash. Un soporte delante de la lente puede contener una película de plástico de color ( gel ) para teñir la luz o pantallas de alambre o plástico esmerilado para difundirla. La lente Fresnel es útil en la realización de películas no sólo por su capacidad de enfocar el haz más brillante que una lente típica, sino también porque la luz tiene una intensidad relativamente constante en todo el ancho del haz de luz.
.jpg/1280px-Optical_Landing_System,_night,_aboard_USS_Dwight_D._Eisenhower_(CVN-69).jpg)
Los portaaviones y las estaciones aéreas navales suelen utilizar lentes Fresnel en sus sistemas ópticos de aterrizaje . La luz de "albóndiga" ayuda al piloto a mantener la pendiente de planeo adecuada para el aterrizaje. En el centro hay luces ámbar y rojas compuestas por lentes de Fresnel. Aunque las luces están siempre encendidas, el ángulo de la lente desde el punto de vista del piloto determina el color y la posición de la luz visible. Si las luces aparecen encima de la barra horizontal verde, el piloto está demasiado alto. Si está por debajo, el piloto está demasiado bajo, y si las luces están rojas, el piloto está muy bajo. [67]
Las lentes de Fresnel también se utilizan comúnmente en reflectores , focos y linternas .
Las lentes de Fresnel se utilizan como simples lupas de mano . También se utilizan para corregir varios trastornos visuales, incluidos los trastornos de la motilidad ocular como el estrabismo . [68] Se han utilizado lentes Fresnel para aumentar el tamaño visual de las pantallas CRT en televisores de bolsillo , en particular el Sinclair TV80 . También se utilizan en semáforos .
Las lentes de Fresnel se utilizan en los camiones europeos con volante a la izquierda que entran en el Reino Unido y la República de Irlanda (y viceversa, en los camiones irlandeses y británicos con volante a la derecha que entran en Europa continental) para superar los puntos ciegos causados por el conductor que conduce el camión mientras sentarse en el lado equivocado de la cabina en relación con el lado de la carretera en el que se encuentra el automóvil. Se fijan a la ventana del lado del pasajero. [69]
Otra aplicación de una lente Fresnel en automóviles es un mejorador de la vista trasera, ya que el amplio ángulo de visión de una lente colocada en la ventana trasera permite examinar la escena detrás de un vehículo, particularmente uno alto o de cola rizada, de manera más efectiva que una lente de visión trasera. espejo solo.
Las lentes de Fresnel también se han utilizado en el ámbito del entretenimiento popular. El artista de rock británico Peter Gabriel los utilizó en sus primeras presentaciones en solitario en vivo para magnificar el tamaño de su cabeza, en contraste con el resto de su cuerpo, para lograr un efecto dramático y cómico. En la película Brasil de Terry Gilliam , las pantallas de plástico Fresnel aparecen aparentemente como lupas para los pequeños monitores CRT utilizados en las oficinas del Ministerio de Información. Sin embargo, ocasionalmente aparecen entre los actores y la cámara, distorsionando la escala y la composición de la escena con un efecto humorístico. La película de Pixar Wall-E presenta una lente Fresnel en las escenas donde el protagonista mira el musical ¡Hola, Dolly! ampliado en un iPod .
Los cascos de realidad virtual , como Meta Quest 2 y HTC Vive Pro, utilizan lentes Fresnel, [70] ya que permiten un factor de forma más delgado y liviano que los lentes normales. [71] Los dispositivos más nuevos, como Meta Quest Pro , han cambiado a un diseño de lente tipo panqueque [72] debido a su factor de forma más pequeño y menos aberración cromática que las lentes Fresnel. [73]
Las lentes Fresnel multifocales también se utilizan como parte de las cámaras de identificación de retina , donde proporcionan múltiples imágenes enfocadas y desenfocadas de un objetivo de fijación dentro de la cámara. Prácticamente para todos los usuarios, al menos una de las imágenes estará enfocada, permitiendo así una correcta alineación de los ojos.
Canon y Nikon han utilizado lentes Fresnel para reducir el tamaño de los teleobjetivos. Las lentes fotográficas que incluyen elementos de Fresnel pueden ser mucho más cortas que el diseño de lentes convencionales correspondiente. Nikon llama a la tecnología Phase Fresnel . [74] [75] La cámara Polaroid SX-70 utilizó un reflector Fresnel como parte de su sistema de visualización. Las cámaras de visión y de gran formato pueden utilizar una lente Fresnel junto con el vidrio esmerilado , para aumentar el brillo percibido de la imagen proyectada por una lente sobre el vidrio esmerilado, ayudando así a ajustar el enfoque y la composición.
El uso de lentes Fresnel para la proyección de imágenes reduce la calidad de la imagen, por lo que tienden a ocurrir sólo cuando la calidad no es crítica o donde el volumen de una lente sólida sería prohibitivo. Las lentes Fresnel baratas se pueden estampar o moldear en plástico transparente y se utilizan en retroproyectores y televisores de proyección .
Las lentes Fresnel de diferentes distancias focales (un colimador y un colector) se utilizan en proyecciones comerciales y de bricolaje . La lente colimadora tiene la distancia focal más baja y se coloca más cerca de la fuente de luz, y la lente colectora, que enfoca la luz en la lente triple, se coloca después de la imagen de proyección (un panel LCD de matriz activa en los proyectores LCD ). Las lentes de Fresnel también se utilizan como colimadores en retroproyectores .
Dado que las lentes de Fresnel de plástico pueden hacerse más grandes que las lentes de vidrio, además de ser mucho más baratas y livianas, se utilizan para concentrar la luz solar para calentar en cocinas solares , en forjas solares y en colectores solares utilizados para calentar agua para uso doméstico. También se pueden utilizar para generar vapor o para alimentar un motor Stirling .
Las lentes de Fresnel pueden concentrar la luz solar en células solares en una proporción de casi 500:1. [76] Esto permite reducir la superficie activa de las células solares, lo que reduce el costo y permite el uso de células más eficientes que de otro modo serían demasiado costosas. [77] A principios del siglo XXI, los reflectores Fresnel comenzaron a usarse en plantas de energía solar de concentración (CSP) para concentrar la energía solar. Una aplicación fue precalentar agua en la central eléctrica de carbón Liddell , en Hunter Valley, Australia.
Las lentes de Fresnel se pueden utilizar para sinterizar arena, lo que permite la impresión 3D en vidrio. [78]
.jpg/1280px-Ponce_de_Leon_Inlet_Lighthouse_Lens_Museum_-_Replica_6th_Order_Lens_-_March_2016_(25919436890).jpg)
