1. LENTES (ÓPTICA)
Las lentes son objetos transparentes (normalmente de
vidrio), limitados por dos superficies, de las que al
menos una es curva.
Las lentes más comunes están basadas en el distinto
grado de refracción que experimentan los rayos de luz
al incidir en puntos diferentes de la lente. Entre ellas
están las utilizadas para corregir los problemas de
visión en gafas, anteojos o lentillas. También se usan
lentes, o combinaciones de lentes y espejos, en
telescopios y microscopios. El primer telescopio
astronómico fue construido por Galileo Galilei usando
una lente convergente (lente positiva) como objetivo y
otra divergente (lente negativa) como ocular. Existen
también instrumentos capaces de hacer converger o
divergir otros tipos de ondas electromagnéticas y a los
que se les denomina también lentes. Por ejemplo, en los
microscopios electrónicos las lentes son de carácter
magnético.
En astrofísica es posible observar fenómenos de lentes
2. ETIMOLOGÍA
• La palabra lente proviene del latín
"lens, lentis" que significa "lenteja"
con lo que a las lentes ópticas se las
denomina así por parecido de forma
con la legumbre.
• En el siglo XIII empezaron a
fabricarse pequeños discos de vidrio
que podían montarse sobre un marco.
Fueron las primeras gafas de libros o
gafas de lectura.
3. LENTES EN GEOMETRÍA
• En física, la óptica geométrica nace apatir
del siglo IV a.c Snell (o Descartes según
otras fuentes) de la reflexión y la
refracción. A partir de ellas, basta hacer
geometría con los rayos luminosos para la
obtención de las fórmulas que
corresponden a los espejos, dioptrio y
lentes (o sus combinaciones), obteniendo
así las leyes que gobiernan los instrumentos
ópticos a que estamos acostumbrados.
4. PROPAGACIÓN DE LA LUZ
• Como se indicó anteriormente, en la óptica
geométrica, la luz se propaga como una
línea recta a una velocidad aproximada de
3*108 ms-1. La naturaleza ondulatoria de la
luz puede ser despreciada debido a que
aquí la luz es como un chorro lineal de
partículas que pueden colisionar
y, dependiendo del medio, se puede conocer
cual es su camino a seguir. Éstos rayos
pueden ser absorbidos, reflejados o
desviados siguiendo las leyes de la
mecánica.
5. REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN
• Reflexión de la luz, un haz choca contra un espejo y se
refleja.
• El fenómeno más sencillo de esta teoría es la de la
reflexión, si pensamos unos minutos en los rayos luminosos
que chocan mecánicamente contra una superficie que puede
reflejarse. La proporción entre los rayos que chocan y los
que salen expedidos está regulada por los ángulos de éstos
en relación con una línea perpendicular a la superficie en la
que se reflejan. Entonces la ley de reflexión nos dice que el
ángulo incidente es igual al ángulo reflejado con la
perpendicular al espejo:1
• La segunda ley de la reflexión nos indica que el rayo
incidente, el rayo reflejado y la normal con respecto a la
superficie reflejada están en el mismo
6. LEY DE SNELL
• El índice de refracción "n" de un medio viene dado por la
siguiente expresión, donde v es la velocidad de la luz en ese
medio, y "c" la velocidad de la luz en el vacío:
• Ya que la velocidad de la luz en los materiales depende del
índice de refracción, y el índice de refracción depende de la
frecuencia de la luz, la luz a diferentes frecuencias viaja a
diferentes velocidades a través del mismo material. Esto
puede causar distorsión de ondas electromagnéticas que
consisten de múltiples frecuencias, llamada dispersión.
• Los ángulos de incidencia (i) y de refracción (r) entre dos
medios y los índices de refracción están relacionados por la
Ley de Snell. Los ángulos se miden con respecto al vector
normal a la superficie entre los medios:
7. LENTES
• Las lentes con superficies de radios de curvatura pequeños tienen distancias focales cortas.
Una lente con dos superficies convexas siempre refractará los rayos paralelos al eje óptico de
forma que converjan en un foco situado en el lado de la lente opuesto al objeto. Una superficie
de lente cóncava desvía los rayos incidentes paralelos al eje de forma divergente; a no ser que
la segunda superficie sea convexa y tenga una curvatura mayor que la primera, los rayos
divergen al salir de la lente, y parecen provenir de un punto situado en el mismo lado de la lente
que el objeto. Estas lentes sólo forman imágenes virtuales, reducidas y no invertidas.
• Si la distancia del objeto es mayor que la distancia focal, una lente convergente forma una
imagen real e invertida. Si el objeto está lo bastante alejado, la imagen será más pequeña que
el objeto. Si la distancia del objeto es menor que la distancia focal de la lente, la imagen será
virtual, mayor que el objeto y no invertida. En ese caso, el observador estará utilizando la lente
como una lupa o microscopio simple. El ángulo que forma en el ojo esta imagen virtual
aumentada (es decir, su dimensión angular aparente) es mayor que el ángulo que formaría el
objeto si se encontrara a la distancia normal de visión. La relación de estos dos ángulos es la
potencia de aumento de la lente. Una lente con una distancia focal más corta crearía una imagen
virtual que formaría un ángulo mayor, por lo que su potencia de aumento sería mayor. La
potencia de aumento de un sistema óptico indica cuánto parece acercar el objeto al ojo, y es
diferente del aumento lateral de una cámara o telescopio, por ejemplo, donde la relación entre
las dimensiones reales de la imagen real y las del objeto aumenta según aumenta la distancia
focal.
• La cantidad de luz que puede admitir una lente aumenta con su diámetro. Como la superficie que
ocupa una imagen es proporcional al cuadrado de la distancia focal de la lente, la intensidad
luminosa de la superficie de la imagen es directamente proporcional al diámetro de la lente e
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia focal. Por ejemplo, la imagen producida
por una lente de 3 cm de diámetro y una distancia focal de 20 cm sería cuatro veces menos
luminosa que la formada por una lente del mismo diámetro con una distancia focal de 10 cm. La
relación entre la distancia focal y el diámetro efectivo de una lente es su relación
focal, llamada también número f. Su inversa se conoce como abertura relativa. Dos lentes con la
8. TIPOS DE ESPEJOS
• Hay tres tipos de espejos:
• Planos: si el espejo no presenta curvatura
diremos que es un espejo plano.
• Cóncavos o divergentes: si la curvatura de
un espejo es "hacia adentro" desde el punto
de vista observado diremos que es un
espejo cóncavo.
• Convexos o convergentes: si la curvatura de
un espejo esta "hacia afuera" desde el
punto de vista observado diremos que es un
espejo convexo.
9. PRIMAS
• Un prisma es un objeto capaz de refractar, reflejar y descomponer la luz
en los colores del arco iris. Generalmente, estos objetos tienen la forma de
un prisma triangular, de ahí su nombre.
• De acuerdo con la ley de Snell, cuando la luz pasa del aire al vidrio del
prisma disminuye su velocidad, desviando su trayectoria y formando un
ángulo con respecto a la interface. Como consecuencia, se refleja o se
refracta la luz. El ángulo de incidencia del haz de luz y los índices de
refracción del prisma y el aire determinan la cantidad de luz que será
reflejada, la cantidad que será refractada o si sucederá exclusivamente
alguna de las dos cosas.
• 1. Los prismas refractivos son los que únicamente reflejan la luz, como son
más fáciles de elaborar que los espejos, se utilizan en instrumentos ópticos
como los prismáticos, los monoculares y otros.
• 2. Los prismas dispersivos son usados para descomponer la luz en el
espectro del arcoíris, porque el índice de refracción depende de la
frecuencia (ver dispersión); la luz blanca entrando al prisma es una mezcla
de diferentes frecuencias y cada una se desvía de manera diferente. La luz
azul es disminuida a menor velocidad que la luz roja.
• 3. Los prismas polarizarte separan cada haz de luz en componentes de
variante polarización.
10. ESPEJOS ESFÉRICOS
• 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 .
11. ÓPTICA FÍSICA
• Cuando los fenómenos ondulatorios
comienzan a cobrar importancia, como
en rapero que no puede explicar la
difracción e interferencia, se
requiere de la óptica física, que
considera a la luz como una onda
transversal, teniendo en cuenta su
frecuencia y longitud de onda .
12. RAYOS GAMMA
• Su longitud de onda (lambda)
< 0.1Å, donde 1Å (Ångström) es
igual a 10-10m. Se originan
en las desintegraciones
nucleares que emiten
radiación gamma. Son
radiaciones muy penetrantes y
muy energéticas.
13. RAYOS X
• Se producen por oscilaciones de los
electrones próximos a los núcleos y
tienen longitudes de onda entre 0.1Å
y 30Å.
• Son muy energéticos y
penetrantes, dañinos para los
organismos vivos, pero se utilizan de
forma controlada para los
diagnósticos médicos.
14. RAYOS UVA
• Se producen por saltos electrónicos entre
átomos y moléculas excitados (30Å-
4000Å).
• El Sol es emisor de rayos ultravioleta, que
son los responsables del bronceado de la
piel. Es absorbida por la capa de ozono, y si
se recibe en dosis muy grandes puede ser
peligrosa ya que impiden la división
celular, destruyen microorganismos y
producen quemaduras y pigmentación de la
piel.
15. INTRODUCCIÓN
• Si hacemos un razonamiento simple sobre la naturaleza de la luz, fácilmente
deducimos que la luz es algo que sale del Sol, inunda nuestro medio y, con la ayuda de
nuestros ojos, nos permite ver.
• Estudiar este "algo" intangible fue un reto para los que se acercaban al conocimiento
de la naturaleza. ¿Cómo hacerlo?... ¿Analizando el ojo? ¿Tratando de separar la luz en
partes y manipulándola ? ¿Haciéndola chocar con los objetos? ¿Mirando qué le pasa
cuando atraviesa algunos cuerpos que no la hacen desaparecer?.
• Este fue el camino que dio lugar al nacimiento de una rama de la óptica, la Óptica
Geométrica, en la que todas las deducciones se hacen basándose en razonamientos
geométricos y no es necesario suponer nada sobre la naturaleza de la luz.
• Está claro que la luz viene del Sol y también de una llama, pero ¿qué le ocurre a la
materia ardiente para que emita luz?