Focalizare (optică)

În optica geometrică, un focar, numit și punct de imagine, este un punct în care converg razele de lumină care provin dintr-un punct de pe obiect. Deși din punct de vedere conceptual focarul este un punct, din punct de vedere fizic focarul are o întindere spațială, numită cerc de neclaritate. Această focalizare non-ideală poate fi cauzată de aberații ale opticii de formare a imaginii. În absența unor aberații semnificative, cel mai mic cerc de neclaritate posibil este discul Airy, care este cauzat de difracția produsă de diafragma sistemului optic. Aberațiile tind să se înrăutățească pe măsură ce crește diametrul diafragmei, în timp ce cercul Airy este cel mai mic pentru diafragme mari.

Focalizarea ochiului colectează în mod ideal toate razele de lumină dintr-un punct de pe un obiect într-un punct corespunzător de pe retină.

Demonstrație a focalizării aparatului de fotografiat la diferite distanțe, arătând un acoperiș de bambus

Textul de pe o pagină care este parțial focalizat, dar în cea mai mare parte nu, în grade diferite

O imagine, sau un punct sau o regiune a imaginii, este focalizată dacă lumina din punctele obiectului este convergentă aproape cât mai mult posibil în imagine, și nefocalizată dacă lumina nu este bine convergentă. Granița dintre acestea este uneori definită folosind un criteriu de „cerc de confuzie”.

Un focar principal sau punct focal este un focar special:

• Pentru o lentilă sau o oglindă sferică sau parabolică, este un punct asupra căruia se focalizează lumina colimată paralel cu axa. Deoarece lumina poate trece printr-o lentilă în ambele direcții, o lentilă are două focare – unul pe fiecare parte. Distanța în aer de la planul principal al lentilei sau oglinzii până la focar se numește distanța focală.
• Oglinzile eliptice au două puncte focale: lumina care trece prin unul dintre acestea înainte de a lovi oglinda este reflectată astfel încât să treacă prin celălalt.
• Focusul unei oglinzi hiperbolice este oricare dintre cele două puncte care au proprietatea că lumina provenită dintr-unul este reflectată ca și cum ar proveni din celălalt.

Lentilele divergente (negative) și oglinzile convexe nu focalizează un fascicul colimat într-un punct. În schimb, focalizarea este punctul din care lumina pare să emane, după ce călătorește prin lentilă sau se reflectă din oglindă. O oglindă parabolică convexă va reflecta un fascicul de lumină colimată pentru a o face să pară că radiază din punctul focal sau, invers, va reflecta razele îndreptate spre focar ca un fascicul colimat. O oglindă eliptică convexă va reflecta lumina îndreptată spre un focar ca și cum ar radia din celălalt focar, ambele aflate în spatele oglinzii. O oglindă hiperbolică convexă va reflecta razele emanate de la focarul din fața oglinzii ca și cum ar fi emanate de la focarul din spatele oglinzii. Invers, ea poate focaliza razele direcționate de la focarul care se află în spatele oglinzii spre focarul care se află în fața oglinzii, ca într-un telescop Cassegrain.

.