El vidrio de baja dispersión ( vidrio LD ) es un tipo de vidrio con una aberración cromática reducida , lo que significa que el índice de refracción no cambia tan fuertemente con diferentes longitudes de onda de luz. En otras palabras, la luz que pasa a través del vidrio tiene una dispersión menor entre sus colores constituyentes, lo que da como resultado un " efecto arco iris " reducido en los bordes de alto contraste. La dispersión de la longitud de onda en un determinado material se caracteriza por su número de Abbe ; el vidrio LD tiene un número de Abbe más alto que los tipos convencionales. El vidrio Crown es un ejemplo de un vidrio de baja dispersión relativamente económico.
Las lentes fotográficas con vidrio LD se han comercializado con diferentes nombres para indicar el uso de elementos de baja dispersión en el diseño óptico, entre ellos:
Algunos vidrios pueden incluir un modificador "Super" (por ejemplo, "Super ED") para designar materiales con características de dispersión de longitud de onda aún más bajas.
No existen estándares a nivel de la industria que determinen si un material dado puede considerarse vidrio LD; estas designaciones deben verse como específicas del fabricante, es decir, los vidrios especiales con etiquetas LD / ED / UD tienen una dispersión menor que los vidrios convencionales del mismo fabricante. Schott AG publica un diagrama de los vidrios que fabrica, agrupados por código de vidrio , que muestra el índice de refracción (eje y) en función del número de Abbe (eje x). [9] La mayoría de los vidrios de corona y sílex clásicos siguen una curva suave en el lado derecho del gráfico, que demuestra que estos vidrios clásicos tienen una dependencia inversa entre el índice de refracción y el número de Abbe. Los materiales de lentes a la izquierda de estos tienen un número de Abbe más alto para un índice de refracción dado y pueden considerarse tipos de baja dispersión, incluidos muchos de los vidrios dopados con lantano.
Los vidrios de baja dispersión se utilizan especialmente para reducir la aberración cromática , y se utilizan con mayor frecuencia en dobletes acromáticos . El elemento positivo está hecho de un vidrio de baja dispersión, mientras que el elemento negativo está hecho de un vidrio de alta dispersión. Para contrarrestar el efecto de la lente negativa, la lente positiva debe ser más gruesa. Por lo tanto, los dobletes acromáticos tienen un mayor grosor y peso que las lentes simples equivalentes sin corrección cromática. [10]
En comparación con los teleobjetivos , los objetivos de distancia focal más corta se benefician menos de los elementos de baja dispersión, ya que su principal problema es la aberración esférica en lugar de la aberración cromática . La aberración esférica introducida por los elementos LD se puede corregir con elementos de lente asférica . La mayor nitidez proporcionada por los elementos SLD permite utilizar números f más bajos y, por lo tanto, una velocidad de obturación más rápida . Esto es fundamental, por ejemplo, en la fotografía deportiva y la fotografía de vida salvaje . La poca profundidad de campo proporcionada por un teleobjetivo también permite que el sujeto de la fotografía se destaque mejor contra el fondo. [11]
El vidrio de baja dispersión especial con corrección de infrarrojos también tiene ventajas para las cámaras de CCTV. La baja aberración cromática del vidrio SLD permite que la lente permanezca siempre enfocada, desde la luz visible hasta la infrarroja. [12]
Los vidrios de baja dispersión también se emplean para manejar pulsos de luz ultracortos, por ejemplo en láseres de modo bloqueado , para evitar el ensanchamiento del pulso por dispersión de velocidad de grupo en los elementos ópticos. [13]
En los binoculares, el vidrio ED, también conocido como vidrio de alta densidad (HD), es un vidrio óptico de alta calidad que aumenta la transmisión de la luz, disminuye la dispersión de la luz y, por lo tanto, reduce la aberración cromática o "franjas de color", que se debe a la división del espectro de luz. Se utiliza en lentes de objetivo binoculares para ayudar a enfocar las ondas de luz del espectro de color en el ojo humano y para brindar imágenes brillantes y nítidas. Las lentes ED están compuestas de una fórmula específica que contiene elementos de tierras raras. Sin embargo, no existe un estándar ED que dicte los materiales que se deben usar en las lentes ED. Por lo tanto, la calidad del vidrio ED puede variar. [14]
Algunos vidrios tienen una propiedad peculiar llamada dispersión parcial anómala. La dispersión anormal es necesaria para diseñar lentes apocromáticas ; a diferencia de los dobletes acromáticos, que convergen longitudes de onda azules y rojas, los apocromáticos convergen focos de tres o más longitudes de onda. [15]
El vidrio toriado está dopado con dióxido de torio , lo que da como resultado un material para lentes con un alto índice de refracción y baja dispersión, adecuado para diseños apocromáticos. El vidrio toriado se utilizó antes de la Segunda Guerra Mundial, pero no se usó ampliamente hasta la década de 1950. Debido a que el torio es radiactivo , los ingenieros y diseñadores ópticos buscaron un reemplazo utilizando diferentes elementos dopantes, y los diseños de lentes que usaban vidrio toriado se suspendieron a fines de la década de 1980. [16]
Como alternativa, después de 1930, George W. Morey introdujo vidrios de borato dopados con óxido de lantano y óxidos de otros elementos de tierras raras , ampliando enormemente la gama disponible de vidrios de alto índice y baja dispersión; aunque el lantano también es radiactivo, tiene mucha menos actividad que el torio. Los vidrios de borato tienen una menor dependencia de la refracción de la longitud de onda en la región azul del espectro que los vidrios de silicato con el mismo número de Abbe . Durante la Segunda Guerra Mundial, Kodak fabricó vidrio óptico de alto rendimiento sin torio para fotografía aérea, pero estaba teñido de amarillo. En combinación con película en blanco y negro , el tinte era realmente beneficioso, mejorando el contraste al actuar como un filtro ultravioleta . El uso de tierras raras permitió el desarrollo de vidrios de alto índice y baja dispersión de tipo corona y sílex . [17]
El uso de vidrio de baja dispersión en conjuntos de lentes de distancia focal larga fue iniciado por Ernst Leitz GmbH (Leitz) después de la Segunda Guerra Mundial. Los laboratorios Leitz descubrieron que el óxido de lantano (III) podía usarse como un sustituto adecuado del torio. [18] Sin embargo, se tuvieron que agregar elementos adicionales para preservar la estructura amorfa del vidrio y evitar la cristalización que causaría defectos de estrías en las imágenes capturadas a través de esas lentes.
Estos vidrios denominados "sílex de borato", que Schott clasifica como KzF ( kurzflint ), son sin embargo muy susceptibles a la corrosión por ácidos , álcalis y factores climáticos. Sin embargo, el vidrio de borato con más de 20 mol.% de óxido de lantano es muy duradero en condiciones ambientales. [19] Otro vidrio de alto rendimiento contiene una alta proporción de dióxido de circonio ; sin embargo, su alto punto de fusión requiere el uso de crisoles revestidos de platino para evitar la contaminación con el material del crisol.
Las lentes que incorporan elementos de vidrio de baja dispersión pueden ser más caras que las lentes equivalentes que utilizan elementos de vidrio clásicos. Esto se debe a que varios de los vidrios de alto rendimiento mencionados requieren la producción de productos químicos de alta pureza en cantidades sustanciales.
Paralelamente al desarrollo del vidrio LD, se desarrolló fluorita ( CaF2) Los cristales se empezaron a utilizar a partir de los años 1960 para elementos de lentes que requerían baja dispersión; [20] [21] Sin embargo, el uso de fluorita presentaba importantes inconvenientes: el bajo índice de refracción de la fluorita requería altas curvaturas de las lentes, lo que aumentaba la aberración esférica . Además, la fluorita tiene poca retención de forma y es muy frágil, por lo que requiere un manejo especial para procesarla en elementos de lentes. [22]
Un buen sustituto de alta refracción del fluoruro de calcio como material para lentes puede ser un vidrio de fluorofosfato . En este caso, una proporción de fluoruros se estabiliza con un metafosfato , con la adición de dióxido de titanio . [23]
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