Lenzen zijn meestal glas of plastic materialen met twee oppervlakken waardoorheen licht passeert. Ze produceren afbeeldingen die vergrotingen of reducties van een onderwerp kunnen zijn. Een lensoppervlak kan vlak, hol of bol zijn. In een convergerende lens komen lichtstralen die door de lens passeren samen in een brandpunt aan de andere kant. In een divergerende lens komen stralen uit de lens, alsof ze uit een brandpunt aan de andere kant komen. In elk geval is de afstand tussen het brandpunt en de verticale as van de lens de brandpuntsafstand.

Vorm

De oppervlakken van een convergerende lens zijn convex naar buiten en hun brandpuntsafstanden zijn positief. Een lensoppervlak dat concaaf naar buiten is, is een divergerende lens met een negatieve brandpuntsafstand. De krommingsstraal van een lens is de straal van een denkbeeldige bol waaruit het lensoppervlak is gesneden.

Brekingsindex

De optische eigenschap van een lensmateriaal is de brekingsindex. Voor het eerst gedefinieerd door de Nederlandse wiskundige Willebrord Snellius in de 17e eeuw, is het de verhouding tussen de snelheid van het licht in een vacuüm en de snelheid van het licht in het materiaal in kwestie. De brekingsindex van water is 1,33 en voor glas is dit 1,5.

Dunne lens

De optische as van een lens is een rechte lijn die door het middelpunt van elk lensoppervlak gaat. Een dunne lens heeft op dit punt een verwaarloosbare dikte in vergelijking met zijn brandpuntsafstand. De lens buigt, of brekend, licht onmiddellijk op een centraal vlak dat verticaal is ten opzichte van de optische as. Het omgekeerde van de brandpuntsafstand van een dunne lens is gelijk aan de brekingsindex vermenigvuldigd met de som van de kromtestraal van elk lensoppervlak.

Belangrijkste vlakken

In werkelijkheid zijn de berekeningen van de brandpuntsafstand van een lenssysteem moet rekening houden met de afstand tussen de lensoppervlakken. Hoofdvlakken zijn wiskundige concepten van oppervlakken binnen het lenssysteem waar breking plaatsvindt. Het eenvoudigste systeem heeft een voorste hoofdvlak waar een lichtstraal op de lens valt en een achterste hoofdvlak waar het naar voren komt. Deze vlakken staan ​​loodrecht op de optische as en kruisen de as op hoofdpunten, ook wel knooppunten.

Dikke lens

De vergelijking van Gullstrand, genoemd naar de 20e-eeuwse Zweedse oogarts Allvar Gullstrand, is een wiskundige formule om de brandpuntsafstand van een dikke lens te berekenen. Het relateert de brandpuntsafstand van de gehele lens aan de lensdikte op de optische as, de brekingsindex van het lensmateriaal en de brandpuntsafstand van elk oppervlak. De individuele brandpuntsafstand van het oppervlak is de afstand tussen elk brandpunt en het knooppunt in de lens.