Óptica

¿Qué es un espejo?

Un espejo del lat. Specullum es una superficie pulida en la que al incidir la luz, se refleja siguiendo las leyes de la reflexión. Sin embargo, no fue sino hasta 1857 cuando se inventaron los espejos gracias a Jean Foucault, quien desarrolló un método para recubrir el vidrio con una capa de plata

¿Cómo se Clasifican los espejos?

Existen espejos; planos , curvos , cóncavos , convexos , paraboloides.

Características de los espejos planos

Los espejos planos son utilizados con mucha frecuencia, la imagen producida por un espejo plano es virtual ya que no se puede proyectar sobre una pantalla, tiene el mismo tamaño que el objeto y se encuentra a la misma distancia del espejo que el objeto reflejado. También que la parte derecha de la imagen corresponde a la parte izquierda del objeto y viceversa. Esto se llama inversión lateral.

La superficie del segundo medio es lisa, puede actuar como un espejo y producir una imagen reflejada la fuente de luz es el objeto A; un punto de A emite rayos en todas las direcciones. Los dos rayos que inciden sobre el espejo en B y C, por ejemplo, se reflejan como rayos BD y CE. Para un observador situado delante del espejo, esos rayos parecen venir del punto F que está detrás del espejo. De las leyes de reflexión se deduce que CF y BF forman el mismo ángulo con la superficie del espejo que AC y AB. En este caso, en el que el espejo es plano, la imagen del objeto parece situada detrás del espejo y separada de él por la misma distancia que hay entre éste y el objeto que está delante.

Espejos esféricos Un espejo esférico está formado por una superficie pulida correspondiente a un casquete esférico.

Los espejos esféricos pueden clasificarse en cóncavos o convexos; son cóncavos, aquellos que tienen pulimentada la superficie interior y son convexos los que tienen pulimentada la parte exterior

El centro de curvatura (O) es el centro de la esfera a la que pertenece el casquete. Cualquier rayo que pase por este punto se reflejará sin cambiar de dirección. El centro del casquete esférico (C) se denomina centro de figura. La línea azul, que pasa por los dos puntos anteriores se denomina eje óptico.

El foco (F) es el punto en el que se concentran los rayos reflejados, para el caso de los espejos cóncavos, o sus prolongaciones si se trata de espejos convexos. Llamamos distancia focal de un espejo a la distancia entre los puntos F y C.

Elementos de los espejos esféricos:Centro de curvatura: Es el centro de la esfera a la que pertenece el casquete.Radio de curvatura: Es el radio de la esfera a la cual pertenece el espejo.Vértice del espejo: Es el polo del casquete esférico al que pertenece el espejo.Eje principal: Es la recta que pasa por el vértice y el centro de curvaturaEje secundario: Cada una de las rectas que pasa por el centro de curvatura.Abertura (o ángulo) del espejo: Es el ángulo formado por los ejes secundarios que pasan por el borde del espejo.En los espejos esféricos se verifican las mismas leyes de reflexión que en los espejos planos. De hecho, se considera que el punto de incidencia del rayo pertenece al plano tangente al espejo esférico, en ese mismo punto.La trayectoria de los rayos y los focos:En los espejos esféricos cóncavos, se cumple que:* Todos los rayos paralelos al eje principal se reflejan pasando por el foco (ubicado sobre el eje principal).

* Cualquier rayo que pase por el foco principal se refleja paralelo al eje principal.* Todo rayo que pase por el centro de curvatura, se refleja sobre sí mismo. Esto se explica fácilmente en forma geométrica, ya que, si pasa por el centro de curvatura, es un radio y, todo radio es perpendicular a la recta tangente a la circunferencia en el punto donde ese radio corta a la circunferencia.* Puede demostrarse geométricamente que el foco principal de un espejo esférico es el punto medio del radio de curvatura. Dada la relación entre lo anterior y la distancia focal, podemos también afirmar -y demostrar- que la distancia focal es igual a la mitad del radio de curvatura.

¿Qué es una imagen real?La imagen real es aquella que se forma cuando, tras pasar por el sistema óptico, los rayos de luz son convergentes. Esta imagen no la podemos percibir directamente con nuestro sentido de la vista, pero puede registrarse colocando una pantalla en el lugar donde convergen los rayos.

¿Qué es una imagen Virtual?Una imagen virtual está formada por la proyección de los rayos reflejados o refractados (según sea el caso de un espejo o lente, respectivamente) en el dispositivo las que convergerán en un punto formando la imagen virtual. (A diferencia de una imagen real que se forma con los rayos reflejados o refractados y no con sus proyecciones). Las imágenes virtuales tienen que ser vistas directamente, situando el ojo en el trayecto de los rayos, alterado por el sistema óptico. Las imágenes dadas por el objeto reflejado en un espejo liso, son siempre virtuales. En cambio, si el sistema óptico es un espejo curvado o una lente, las representaciones serán existentes o virtuales, en virtud de la situación real de objeto y el foco del sistema.

¿Qué es un lente?

Las lentes son medios transparentes limitados por dos superficies, siendo curva al menos una de ellas.

Clasificación de lentes

Las lentes, según la forma que adopten pueden ser convergentes o divergentes.

Las lentes convergentes (o positivas) son más gruesas por su parte central y más estrecho en los bordes. Se denominan así debido a que unen (convergen), en un punto determinado que se denomina foco de imagen, todo haz de rayos paralelos al eje principal que pase por ellas. Pueden ser:

Biconvexas Planoconvexas Cóncavo-convexas

Los lentes divergentes (o negativas) son más gruesas por los bordes y presentan una estrechez muy pronunciada en el centro. Se denominan así porque hacen divergir (separan) todo haz de rayos paralelos al eje principal que pase por ellas, sus prolongaciones convergen en el foco imagen que está a la izquierda, al contrario que las convergentes, cuyo foco imagen se encuentra a la derecha. Pueden ser:

Bicóncavas Planocóncavas Convexo-cóncavas

¿Qué es una dioptría?

La dioptría es la unidad que con valores positivos o negativos el poder de refracción de una lente o potencia de la lente y equivale al valor recíproco o inverso de su longitud focal (distancia focal) expresada en metros. El signo '+' (positivo) corresponde a las lentes convergentes, y el '-' (negativo) a las divergentes

¿Cómo se calcula una dioptría?

Para una lente delgada, con dos radios de curvatura, la potencia en dioptrías puede calcularse a partir de la siguiente fórmula:

Donde:

P: Representa la potencia de la lente en dioptrías (m-1) f: Longitud focal en metros n: Es el índice de refracción del material (por lo general el aire es = 1,003 y no ha

sido tenido en cuenta en esta expresión)

R1 y R2: Denotan los radios de curvatura de la lente correspondiendo R1 al lado izquierdo de la lente y R2 al lado derecho siendo su signo determinado por el criterio general de signos en óptica: positivo si el centro de curvatura de la superficie reside a la derecha y negativo si el centro de curvatura se sitúa a la izquierda de la superficie.

Esta fórmula se deduce fácilmente a partir de la ecuación de un dioptrio, una superficie esférica refractora, aplicada sobre dos superficies y en la aproximación paraxial de ángulos pequeños.

¿Cómo Percibe el ojo humano la luz?

El Ojo Humano posee una lente llamada cristalino que es ajustable según la distancia, un diafragma que se llama pupila cuyo diámetro está regulado por el iris y un tejido sensible a la luz que es la retina. La luz penetra a través de la pupila, atraviesa el cristalino y se proyecta sobre la retina, donde se transforma gracias a unas células llamadas foto receptoras en impulsos nerviosos que son trasladados a través del nervio óptico al cerebro

¿Cómo Funciona una Lupa?

La Lupa consta de una lente convergente de corta distancia focal. Para observar con ella un objeto, éste se ha de situar dentro de la distancia focal que tiene la lente de la lupa, de modo que se forme así una imagen virtual, ampliada y derecha a una distancia del ojo que corresponda aproximadamente a la de visión distinta citada más arriba. La lupa se puede comparar también a una lente de monóculo que, mejor aún que unas gafas para leer, permite observar con nitidez objetos próximos a pesar de que el ojo permanece acomodado a una distancia mayor que la que le separa del objeto.

¿Cómo Funciona un Microscopio?

La ampliación se realiza en dos etapas. Así como en el anteojo el objeto está muy alejado y la imagen real que da el objetivo -de larga distancia focal- queda situada aproximadamente en el foco posterior, en el microscopio la distancia focal del objetivo es en cambio muy corta (de 46 a 1,6 mm) y, además, el objeto se sitúa tan cerca del foco anterior que la distancia del objetivo a la imagen resulta mucho mayor que la focal; ya que dicha distancia del objetivo hasta la imagen viene dada por la longitud que tiene el tubo -en general, de unos 160 mm- la imagen real intermedia que se forma es, pues, para aquellos valores de la distancia focal, de 2,5 a 100 veces mayor que el propio objeto (por regla general en los objetivos de microscopio se da directamente el aumento en vez de la distancia focal).

¿Cómo Funciona un Telescopio?

El Propósito de un telescopio no es aumentar, como se piensa comúnmente sino captar luz. Entre más grande sea el principal elemento captador de luz de un telescopio ya se un lente o un espejo captara. Finalmente es la cantidad de luz captada lo que realmente determina el nivel de detalle en un paisaje lejano o en los anillos de Saturno se puede verse a través de un telescopio. Aunque el aumento o el poder son útiles, no tiene un efecto inherente en determinar el nivel de detalle visible a través de un telescopio

¿Qué Tipo de lentes corrigen los defectos de la visión?

Defectos Lente Corregidor

Miopía Lentes Divergentes

Astigmatismo Lentes Blandos

Hipermetropía Lentes Convexas

Presbicia Lentes bifocales