SINTESIS

La óptica es la parte de la física dedicada al estudio de la luz, su comportamiento, sus leyes, y todo aquello que se refiere a los fenómenos luminosos.   

 Y esta la podemos clasificar principalmente como Óptica física ya que estudia los fenómenos producidos por la velocidad y naturaleza de la luz; óptica fisiológica, que trata de los fenómenos visuales en relación con la anatomía del ojo humano y su vinculación con los centros nerviosos cerebrales y óptica geométrica que trata de los fenómenos que origina la Propagación rectilínea de la luz.

 Y pues principalmente para entrar el tema  de las lentes  es necesario que dejemos establecido ¿qué es la luz?

La definición física de la luz, nos dice que: es una forma de energía universal, un fenómeno de orden físico gracias al cual podemos contactarnos con el medio que nos rodea a través de fenómenos o sensaciones luminosas.

Se identifica el término “luz” con el conjunto de fotones (cuantos de energía) que son emitidos por un cuerpo -es el caso de las estrellas- y que, al desplazarse por el espacio a gran velocidad, generan ondas electromagnéticas de longitud entre 0.7 y 0.4 diezmilésimas de milímetro, susceptibles de impresionar nuestros órganos visuales produciendo en nuestro cerebro la sensación de claridad.

El desplazamiento de la luz, en un medio homogéneo (medio que conserva la densidad), se produce en forma rectilínea y a una velocidad de 300.000 km/seg.

Y de aquí ahora si hablemos de lo que son las lentes  

LAS LENTES

y que son las lentes?

 Pues principalmente por definición, una lente es un “medio” transparente, de vidrio, de cristal, etc., generalmente de contorno circular, limitado por caras curvas o, por una plana y otra curva.

Las caras curvas de una lente, pueden ser esféricas, cilíndricas,  parabólicas, etc

LENTES CONVERGENTES:

Estas lentes reciben este nombre porque al ser atravesadas por un haz de rayos paralelos los hacen “converger” en un punto determinado y dan una imagen “real”, excepto el caso en que el objeto se encuentre entre el foco y la lente.

La imagen aumentada de un objeto que se ve utilizando una lente corriente de aumento es siempre “virtual”, porque el objeto está ubicado detrás de la lente y de su foco, no obstante ello nosotros podemos verlo gracias a que el cristalino de nuestro ojo la convierte en imagen “real” en nuestra retina.

Y sus elementos principales son:

·         Eje principal: Es la recta que une los centros de las superficies esféricas a las cuales pertenecen las caras de la lente.

·         Centro óptico: Es un punto perteneciente al eje principal y que tiene como propiedad que todo rayo de luz que pasa por el no se desvía al atravesar la lente.

·         Eje secundario: Es toda recta que pasa por el centro óptico, siendo distinta del eje principal.

·         Foco principal: Es el punto, perteneciente al eje principal, por donde pasan todos los rayos refractados que inciden en la lente en forma paralela al eje principal.

Trayectoria de los rayos de luz en una lente convergente:

·         1° Todos los rayos que sean paralelos al eje principal se refractan pasando por el foco imagen. La distancia entre la lente y el foco es la llamada distancia focal.

·         2° Cualquier rayo que pase por el foco objeto, al atravesar la lente refracta paralelamente al eje principal.

·         3° Los rayos de luz que pasan por el centro óptico, al atravesar la lente, no se desvían.

LENTES DIVERGENTES:

·         Estas lentes se caracterizan porque al ser atravesadas por un haz de rayos luminosos, provocan que el haz se disperse -los rayos se separan entre sí-. Por este motivo, tanto las imágenes que se obtienen como los focos de las lentes son virtuales.

·         El hecho de generar focos virtuales hace que las lentes divergentes sean también conocidas como “lentes negativas”.

·         El ojo humano:

Es el órgano de la visión.

El ojo propiamente dicho, incluye también elementos protectores (párpados, cejas, etc.). Nos interesa, básicamente, el aspecto óptico del ojo humano. En este aspecto, el “globo ocular” esta formado por membranas que encierran medios transparentes: las “lentes” naturales del hombre. La retina es la membrana mas interna del ojo y se la reconoce como una prolongación del nervio óptico, esta formada por fibras nerviosas que la hacen sensible a la luz. Las terminaciones nerviosas de la retina son los “conos” y “bastoncillos” que, junto con la púrpura retiniana, reciben y transmiten al nervio óptico la sensación luminosa que este lleva al cerebro. La cornea es, también, una membrana transparente, de espesor variable y con un índice de refracción de 1,376. El cristalino es una verdadera lente convergente con un índice de refracción de 1,4085 y la capacidad de cambiar de forma según los estímulos exteriores que recibe. El iris, actúa como diafragma regulando la cantidad de luz que penetra en el ojo.

·         La lupa (lente de aumento):

Es una sencilla lente convergente biconvexa o plana convexa, generalmente montada sobre una armadura que permite sostenerla en la mano o en un pie especial. Comúnmente se utiliza para examinar detalles de objetos, para leer impresos con caracteres de letra muy pequeños, etc. La imagen lograda con una lupa es virtual, mayor y de igual sentido que el objeto observado. En la lupa simple, disminuye la distancia focal y, por lo tanto, la amplificación aumenta, pero también aumentan las aberraciones (distorsiones) esféricas, por lo cual siempre debe restringirse el campo.

·         El microscopio:

Es un instrumento óptico formado básicamente por dos lentes convergentes: el ocular y el objetivo. El objetivo tiene distancia focal pequeña y esta ubicado próximo al objeto que se observa.

El ocular tiene mayor distancia focal y esta ubicado al lado del ojo del observador. Las dos lentes están ubicadas de forma que sus ejes coincidan.

La imagen que se obtiene con un microscopio es virtual, mayor y de sentido contrario al objeto observado.

En la actualidad existen muy diversos tipos de microscopios, cada uno de ellos con distintas tecnologías de avanzada y que incluyen las ultimas mejoras que, día a día, los científicos van descubriendo.

·         El anteojo de Galileo (telescopio simple):

Este fue el primer instrumento para realizar observaciones a distancia. En forma similar al microscopio, también consta de dos lentes pero, en este caso, una es divergente (el ocular) y la otra es convergente (el objetivo). La imagen que se obtiene, es virtual.

ESPEJOS ESFERICOS

Los espejos: Por definición, espejo es el nombre que recibe toda superficie o lamina de cristal azogado por la parte posterior, o de metal bruñido, para que se reflejen en ella los objetos. Por extensión se denomina “espejo” a toda superficie que produce reflexión de los objetos, por ej. : la superficie del agua.

Son tema de este trabajo los llamados “espejos esféricos”, por lo tanto, y a partir de la definición que hemos establecido previamente, extendemos el concepto: un espejo esférico esta formado por una superficie pulida correspondiente a un casquete esférico.

ESPEJOS

La luz tropieza con la superficie de un cuerpo cualquiera, es difundida parcial o totalmente en todas las direcciones posibles. No ocurre lo mismo cuando la superficie del cuerpo está totalmente pulimentada. Entonces, la superficie devuelve el luminoso en una dirección única que depende de la posición rayo con respecto a está superficie: se dice que el rayo se ha reflejado, y que la superficie reflectora es un espejo. La forma sencilla de los espejos es de un plano. La naturaleza nos ofrece un ejemplo en la superficie de los lagos o de las aguas tranquilas, y el hombre, desde la épocas más remotas, ha construido espejos de metal pulimentado. Mucho más tarde se fabricaron espejos de vidrio o de cristal, que reflejaban la luz mediante una a de amalgama de estaño (estaño disuelto en el mercurio, estaño de los espejos) y solamente hace menos de un siglo se ha reemplazado el estaño por una capa delgada de plata depositada por vía química.

PROPIEDADES DE LOS ESPEJOS PLANOS

Los rayos reflejados por los espejos planos parecen proceder de imágenes- situadas detrás de dichos espejos: las imágenes carecen de existencia real, y se dice que son virtuales.

Consideremos ahora un rayo incidente RIA ´ dirigido hacia A ´ es detenido por el espejo en I y reflejado según IA de forma que A puede también considerarse como una imagen, esta vez real, del objeto virtual A.

El hecho que la luz pueda circular a lo largo de los rayos luminosos, en ambos sentidos, sin que se cambie de trayecto, es muy importante y constituye lo que se denomina principio del retorno inverso de la luz.

Se verá más adelante que un sistema óptico cualquiera, una imagen y su objeto son conjugados, es decir, que si se coloca un objeto. Si rayos luminosos que convergen en el mismo punto son detenidos por un espejo plano, convergerán después de reflejados, formando un verdadero punto luminoso, que es entonces una imagen real.

Las imágenes producidas por loe espejos planos tienen las mismas dimensiones que los objetos correspondientes, pero de ellos no se deduce que sean iguales. El objeto y la imagen no pueden superponerse, pero son simétricos con respecto a un plano como lo son la mano derecha y la mano izquierda; como se sabe, no es posible introducir la mano derecha en un guante izquierdo, ni inversamente. Resulta, pues, que un texto escrito o impreso no puede leerse mediante reflexión en un espejo; pero si los rayos luminosos se reflejan nuevamente en un segundo espejo, la imagen sufre una segunda inversión; así, un texto se hace legible mediante dos reflexiones.

CAMPO DE ESPEJO

Un espejo no da solamente la imagen de una parte restringida del espacio situado ante él; la experiencia muestra que esta porción, visible por reflexión, denominada campo del espejo,depende a la vez de la posición del observador y de las dimensiones del espejo. En efecto, los únicos rayos incidentes que penetran en el ojo O del observador, previa reflexión, son evidentemente los dirigidos hacia O ´, imagen de O en el espejo. Los únicos objetos visibles en el campo del espejo son, pues, los que están situados en el interior del tronco de cono o de pirámide, de vértice O ´, circunscrito al espejo. (Fig.. 3).

Fig. 3

ESPEJOS PARALELOS

Consideremos que dos espejos planos M₁ y M₂ exactamente paralelos, cuyas caras reflectoras están orientadas hacia el objeto situado entre ambos. El observador situado hacia A ve un número imágenes tantos mayores cuantos más largos son los espejos. (Fig. 4).

Fig. 4

En efecto, un rayo luminoso como el R₁ es reflejado por el espejo M₁ como si procediera de la imagen O ´ ₁ simétrica de O con respecto al plano M₁ después encuentra el segundo espejo M sobre el cual se refleja de nuevo como si procediera de la imagen O ´ ₁ producida por M₂ es decir, de O ´ _1/2 en el espejo M₁ y, por consiguiente, de O_1,2,1; una nueva reflexión puede producirse sobre M₂, etc., pero existe otra segunda serie. En efecto, un rayo como R₂ que incidiera primeramente sobre el espejo M₂ se alejaría como si procediera de la imagen O" _2.1.2 etc.