Linssi (optiikka)

Linssi on lasista tai muusta läpinäkyvästä aineesta tehty kaarevapintainen optinen kappale, joka taittaa valonsäteitä tai muuta sähkömagneettista säteilyä tietyllä tavalla, kooten tai hajottaen sitä. Esimerkiksi mikroaaltolinssejä voidaan tehdä parafiinivahasta tai asfaltista ja infrapunalinssejä germaniumista tai piistä.
Linssin ominaisuuksia kuvaa polttoväli, joka on positiivinen kokoavalle (kuperalle) ja negatiivinen hajottavalle (koveralle) linssille. Linssin voimakkuutta eli optista taittokykyä kuvaamaan käytetään dioptria-yksikköä (1 dioptria = 1 m⁻¹), joka on polttovälin käänteisluku. (Esimerkiksi +0,5 diopterin silmälasin polttoväli on 2 metriä).
Linssin optisia virheitä ovat pallopoikkeama ja väripoikkeama.

Mistä linssi sai nimensä?

Linssin nimi on peräisin kasvikunnasta. Monissa kielissä sama sana, esimerkiksi latinan lens, ranskan lentille, saksan Linse ja suomen linssi, tarkoittaa myös linssi-nimistä kasvia. Kun optisia linssejä alettiin valmistaa, niistä ryhdyttiin käyttämään samaa nimeä, koska kupera linssi muistuttaa muodoltaan linssi­kasvin siementä. Englannissa kuitenkin lens tarkoittaa vain optista linssiä, kun taas kasvin nimi on lentil.

Erilaiset linssit

Tavallisimmin linssi on valamalla, puristamalla tai hiomalla tehty lasi- tai muovilinssi, jonka kaksi pintaa ovat koveria tai kuperia, toinen pinta voi olla tasainen. Aineen taitekerroin ja pintojen muoto antaa linssin ominaisuudet. Linssin toiminta perustuu valon taittumiseen (Snellin laki), samaan tapaan kuin prismassa. Galaksit ja galaksijoukot voivat muodostaa "gravitaatiolinssin" taittamalla painovoimallaan sen takaa tulevia valonsäteitä. Näin on löydetty monia kohteita, joita ei muuten olisi voitu havaita. Tähdet ja muut pienemmät kappaleet muodostavat mikrogravitaatiolinssin samalla tavalla.

Kupera linssi

Kupera linssi on keskeltä paksumpi kuin reunoilta. Kupera linssi kokoaa optisen tason (suorassa kulmassa linssin pitkittäissuuntaan) suuntaiset valonsäteet polttopisteeseen esineen ollessa polttopistettä kauempana (käytännössä melkein aina). Siinä harvinaisessa tapauksessa, jossa esine on polttopistettä lähempänä, linssi hajottaa optisen tason suuntaiset valonsäteet (siten, että niiden jatkeet leikkaavat toisessa polttopisteessä). Kuperan linssin muodostaman kuvan saa esiin varjostimella, mikäli esine on polttopistettä kauempana linssistä, sillä tällöin muodostuva kuva on todellinen).

Kovera linssi

Kovera linssi on linssi, joka on keskeltä ohuempi kuin reunoilta. Kovera linssi taittaa valoa poispäin linssin taakse muodostuvasta valepolttopisteestä. Niinpä valo hajoaa ja kuva suurenee. Koveran linssin muodostamaa kuvaa ei saa näkyviin varjostimella, joten sitä kutsutaan valekuvaksi. Valekuvan voi kuitenkin nähdä jos linssiin katsoo paljaalla silmällä.

Fresnel-linssi

Fresnel-linssit ovat profiililtaan sahalaitaisia, erityisen ohuita linssejä, jotka on saatu pallomaisesta linssistä ikään kuin katkaisemalla pinta vyöhykkeittäin. Näin jää paljon materiaa pois ja linssit ovat erityisen keveitä. Käytetään majakoissa, piirtoheittimissä, halvoissa suurennuslaseissa ja valotekniikassa.

Käyttö

Linssejä käytetään näkövirheiden korjaamiseen silmälaseissa ja piilolaseissa, jolloin kuvan heijastumispaikkaa verkkokalvolle muutetaan. Myös kameroissa, kiikareissa, kaukoputkissa, okulaareissa, mikroskoopeissa, teodoliiteissä, piirtoheittimissä ja suurennuslaseissa käytetään linssejä.