Lentes y espejos esféricos
Es la óptica la parte de la física dedicada al estudio de la luz, su comportamiento, sus leyes, y todo aquello que se refiere a los fenomenos hu
manos .
La “óptica” podemos clasificarla, en primera instancia, como optica física, 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.
En el campo de la óptica, a lo largo de la historia, se distinguieron: Euclides, a quien debemos las leyes de la reflexión de la luz; Galileo, a quien parece que le corresponde el mérito de la invención del microscopio; Christoph Scheiner, descubridor de la inversión de las imágenes en la retina del ojo humano;
Marcantonio de Dominis -con su espectacular teoría del arco iris, desarrollada mas tarde por Descartes-; Willebrord Snellio van Royen, quien encontró las leyes de la refracción de la luz; Francesco Maía Grimaldi -descubridor del fenómeno de la difraccion de la luz; Newton, q
uien (entre otras cosas) estableció la descomposición de la luz blanca en los siete colores fundamentales según su diferente grado de refrangibilidad.
Antes de entrar en el tema especifico, 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 termino “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 diezmilesimos 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.
manos .La “óptica” podemos clasificarla, en primera instancia, como optica física, 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.
En el campo de la óptica, a lo largo de la historia, se distinguieron: Euclides, a quien debemos las leyes de la reflexión de la luz; Galileo, a quien parece que le corresponde el mérito de la invención del microscopio; Christoph Scheiner, descubridor de la inversión de las imágenes en la retina del ojo humano;
Marcantonio de Dominis -con su espectacular teoría del arco iris, desarrollada mas tarde por Descartes-; Willebrord Snellio van Royen, quien encontró las leyes de la refracción de la luz; Francesco Maía Grimaldi -descubridor del fenómeno de la difraccion de la luz; Newton, q
uien (entre otras cosas) estableció la descomposición de la luz blanca en los siete colores fundamentales según su diferente grado de refrangibilidad.Antes de entrar en el tema especifico, 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 termino “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 diezmilesimos 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.
LENTES
Las caras curvas de una lente, pueden ser esféricas, cilíndricas, parabólicas, etc., nosotros nos limitaremos a analizar aquellas lentes que tienen caras esféricas.
Si partimos de la base que la superficie esférica que limita una lente puede ser convexa o cóncava e, incluso, una de las caras puede ser plana, podemos clasificar las lentes de la siguiente manera: biconvexa, plana convexa, menisco convergente; bicóncava, plana cóncava, menisco divergente:
Si partimos de la base que la superficie esférica que limita una lente puede ser convexa o cóncava e, incluso, una de las caras puede ser plana, podemos clasificar las lentes de la siguiente manera: biconvexa, plana convexa, menisco convergente; bicóncava, plana cóncava, menisco divergente:
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 esta 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.
En toda lente convergente concurren los siguientes elementos:
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.
Teniendo en cuenta que toda lente es transparente, se concluye que los rayos de luz pueden incidir sobre ella por cualquiera de las dos caras y, entonces, resulta que toda lente tiene dos focos principales. Uno de ellos es el “foco objeto” y el otro el “foco imagen” de acuerdo al paso, por ellos, de rayos incidentes o refractados, respectivamente.
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 esta 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.
En toda lente convergente concurren los siguientes elementos:
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.
Teniendo en cuenta que toda lente es transparente, se concluye que los rayos de luz pueden incidir sobre ella por cualquiera de las dos caras y, entonces, resulta que toda lente tiene dos focos principales. Uno de ellos es el “foco objeto” y el otro el “foco imagen” de acuerdo al paso, por ellos, de rayos incidentes o refractados, respectivamente.
Para toda lente convergente se cumple que ambos focos son reales.
Plano principal: Es el plano perpendicular al eje principal que pasa por el centro óptico.
Planos focales: Son planos, también perpendiculares al eje principal pero que pasan por cada uno de los focos de la lente.
En cuanto al aspecto, a simple vista, que presenta una lente convergente es de notar la diferencia de espesor entre el centro y los bordes, siendo el mayor el del centro.
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.
Las imágenes que se forman cuando la luz atraviesa una lente,
Pueden clasificarse en: (a) imágenes reales; (b) imágenes virtuales.
Las “reales” son aquellas imágenes que pueden ser recibidas en una pantalla ubicada de manera tal que la lente quede entre el objeto y dicha pantalla. Estas imágenes “reales” aparecen en la pantalla en forma invertida.
Las “virtuales” no pueden ser recibidas sobre una pantalla porque se forman con la prolongación de los rayos refractados.
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”.
Trayectoria de los rayos en las lentes divergentes:
La trayectoria, esta sujeta a las siguientes condiciones: (a) Cualquier rayo que sea paralelo al eje principal refracta de manera tal que sus prolongaciones pasan por el foco. (b) Todo
rayo con dirección hacia el foco objeto se refractara en forma paralela al eje principal. (c) Los rayos que pasan por el centro óptico, no se desvían.
En el caso de las lentes divergentes, las imágenes resultan siempre “virtuales”, menores que el objeto, de igual sentido que este y situadas entre la lente y el objeto.
“Potencia” de una lente divergente:
En forma similar a lo que hemos establecido para las lentes convergentes, la potencia de una lente divergente es inversamente proporcional a la distancia focal medida en metros. Teniendo en cuenta que la distancia focal siempre es negativa (para lentes divergentes) resulta que la potencia de una lente divergente toma siempre valores negativos.
Las aplicaciones y usos de las lentes son innumerables, pero, en general podemos decir que se utilizan, fundamentalmente, para formar imágenes de objetos, a veces aumentadas y a veces disminuidas.
No obstante ello, las lentes que se usan para los “anteojos” humanos, mas que a formar imágenes, están destinadas a corregirlas y a procurar que sean nítidas y precisas las imágenes formadas por nuestro cristalino.
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.
Plano principal: Es el plano perpendicular al eje principal que pasa por el centro óptico.
Planos focales: Son planos, también perpendiculares al eje principal pero que pasan por cada uno de los focos de la lente.
En cuanto al aspecto, a simple vista, que presenta una lente convergente es de notar la diferencia de espesor entre el centro y los bordes, siendo el mayor el del centro.
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.
Las imágenes que se forman cuando la luz atraviesa una lente,
Pueden clasificarse en: (a) imágenes reales; (b) imágenes virtuales.
Las “reales” son aquellas imágenes que pueden ser recibidas en una pantalla ubicada de manera tal que la lente quede entre el objeto y dicha pantalla. Estas imágenes “reales” aparecen en la pantalla en forma invertida.
Las “virtuales” no pueden ser recibidas sobre una pantalla porque se forman con la prolongación de los rayos refractados.
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”.
Trayectoria de los rayos en las lentes divergentes:
La trayectoria, esta sujeta a las siguientes condiciones: (a) Cualquier rayo que sea paralelo al eje principal refracta de manera tal que sus prolongaciones pasan por el foco. (b) Todo
rayo con dirección hacia el foco objeto se refractara en forma paralela al eje principal. (c) Los rayos que pasan por el centro óptico, no se desvían.
En el caso de las lentes divergentes, las imágenes resultan siempre “virtuales”, menores que el objeto, de igual sentido que este y situadas entre la lente y el objeto.
“Potencia” de una lente divergente:
En forma similar a lo que hemos establecido para las lentes convergentes, la potencia de una lente divergente es inversamente proporcional a la distancia focal medida en metros. Teniendo en cuenta que la distancia focal siempre es negativa (para lentes divergentes) resulta que la potencia de una lente divergente toma siempre valores negativos.
Las aplicaciones y usos de las lentes son innumerables, pero, en general podemos decir que se utilizan, fundamentalmente, para formar imágenes de objetos, a veces aumentadas y a veces disminuidas.
No obstante ello, las lentes que se usan para los “anteojos” humanos, mas que a formar imágenes, están destinadas a corregirlas y a procurar que sean nítidas y precisas las imágenes formadas por nuestro cristalino.
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.
