Lentes (optica)
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Lentes (optica)

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  • 1. Sebastián lazo Ortiz 4to B
  • 2. CONCEPTOLas lentes más comunes estánbasadas en el distinto grado derefracción que experimentan losrayos de luz al incidir en puntosdiferentes de la lente. Entre ellasestán las utilizadas para corregir losproblemas de visión engafas, anteojos o lentillas. Tambiénse usan lentes, o combinaciones delentes y espejos, en telescopios ymicroscopios. El primer telescopioastronómico fue construido porGalileo Galilei usando una lenteconvergente (lente positiva) comoobjetivo y otra divergente (lentenegativa) como ocular. Existentambién instrumentos capaces dehacer converger o divergir otros tiposde ondas electromagnéticas y a losque se les denomina también lentes.Por ejemplo, en los microscopioselectrónicos las lentes son decarácter magnético.En astrofísica es posible observarfenómenos de lentesgravitatorias, cuando la luzprocedente de objetos muy lejanospasa cerca de objetos masivos, y securva en su trayectoria.
  • 3. La palabra lente proviene del latín "lens, lentis" quesignifica "lenteja" con lo que a las lentes ópticas se lasdenomina así por parecido de forma con la legumbre.En el siglo XIII empezaron a fabricarse pequeñosdiscos de vidrio que podían montarse sobre un marco.Fueron las primeras gafas de libros o gafas de lectura.
  • 4. Se suele denominar lentes artificiales a las construidascon materiales artificiales no homogéneos, de modoque su comportamiento exhibe índices de refracciónmenores que la unidad (conviene recordar que lavelocidad de fase sí puede ser mayor que la velocidadde la luz en el vacío), con lo que, por ejemplo, se tienenlentes biconvexas divergentes. Nuevamente este tipode lentes es útil en microondas y sólo últimamente sehan descrito materiales con esta propiedad afrecuencias ópticas.
  • 5. Las leyesfundamentales de larefracción son:- El rayo refractado, el incidente y la normalse encuentran en un mismo plano.- El rayo refractado se acerca a la normalcuando pasa de un medio en el que sepropaga a mayor velocidad a otro en el quese propaga a menor velocidad. Por elcontrario, se aleja de la normal al pasar aun medio en el que se propaga a mayorvelocidad.La relación entre la velocidad de la luz en elvacío y en un medio en el que puedapropagarse se denomina índice derefracción
  • 6. Cambia de dirección cuandopasa de un medio a otro (serefracta).La refracción de la luz es el cambio dedirección que experimentan los rayosluminosos al pasar de un medio a otro en elque se propagan con distinta velocidad. Porejemplo, al pasar del aire al agua, la luz sedesvía, es decir, se refracta.
  • 7. Se propaga en línea recta.La luz se propaga en línea recta. La línea recta que representa ladirección y el sentido de la propagación de la luz se denomina rayo deluz (el rayo es una representación, una línea sin grosor, no debeconfundirse con un haz, que sí tiene grosor).Un hecho que demuestra la propagación rectilínea de la luz es laformación de sombras. Una sombra es una silueta oscura con la forma delobjeto.
  • 8. a) Lentes convergentes o positivosb) Lentes divergentes o negativosFormación de imágenes a través de las lentes:Las lentes con superficies de radios de curvatura pequeños tienen distancias focales cortas. Una lentecon dos superficies convexas siempre refractará los rayos paralelos al eje óptico de forma que converjanen un foco situado en el lado de la lente opuesto al objeto. Una superficie de lente cóncava desvía losrayos incidentes paralelos al eje de forma divergente; a no ser que la segunda superficie sea convexa ytenga una curvatura mayor que la primera, los rayos divergen al salir de la lente, y parecen provenir deun punto situado en el mismo lado de la lente que el objeto. Estas lentes sólo forman imágenesvirtuales, reducidas y no invertidas.Si la distancia del objeto es mayor que la distancia focal, una lente convergente forma una imagen real einvertida. Si el objeto está lo bastante alejado, la imagen será más pequeña que el objeto. En esecaso, el observador estará utilizando la lente como una lupa o microscopio simple. El ángulo que formaen el ojo esta imagen virtual aumentada (es decir, su dimensión angular aparente) es mayor que elángulo que formaría el objeto si se encontrara a la distancia normal de visión. La relación de estos dosángulos es la potencia de aumento de la lente. Una lente con una distancia focal más corta crearía unaimagen virtual que formaría un ángulo mayor, por lo que su potencia de aumento sería mayor. Lapotencia de aumento de un sistema óptico indica cuánto parece acercar el objeto al ojo, y es diferente delaumento lateral de una cámara o telescopio, por ejemplo, donde la relación entre las dimensiones realesde la imagen real y las del objeto aumenta según aumenta la distancia focal. La cantidad de luz quepuede admitir una lente aumenta con su diámetro. Como la superficie que ocupa una imagen esproporcional al cuadrado de la distancia focal de la lente, la intensidad luminosa de la superficie de laimagen es directamente proporcional al diámetro de la lente e inversamente proporcional al cuadrado dela distancia focal. Por ejemplo, la imagen producida por una lente de 3 cm de diámetro y una distanciafocal de 20 cm sería cuatro veces menos luminosa que la formada por una lente del mismo diámetro conuna distancia focal de 10 cm. La relación entre la distancia focal y el diámetro efectivo de una lente es surelación focal, llamada también número f. Su inversa se conoce como abertura relativa. Dos lentes con lamisma abertura relativa tienen la misma luminosidad, independientemente de sus diámetros y distanciasfocales.
  • 9. Fabricación de Lentes:La mayoría de las lentes están hechas de variedades especiales de vidrio de altacalidad, conocidas como vidrios ópticos, libres de tensiones internas, burbujas y otrasimperfecciones. El proceso de fabricación de una lente a partir de un bloque de vidrio ópticoimplica varias operaciones. El primer paso consiste en cerrar una lente en bruto a partir delbloque de vidrio. Para ello se presiona el vidrio contra una delgada placa metálica circular que sehace girar. El borde de la placa se carga con polvo de diamante. Después, se le da una primeraforma a la pieza en bruto prepulimentándola sobre una placa plana de hierro colado cubierta conuna mezcla de granos abrasivos y agua. Para formar la superficie redondeada de la lente se latalla con herramientas cóncavas o convexas cargadas con abrasivos. La superficie de una lenteconvexa se forma mediante una herramienta cóncava y viceversa. Generalmente se empleandos o más herramientas en este proceso de tallado, utilizando grados de abrasivo cada vez másfinos. El último proceso de acabado de la superficie de la lente es el pulido, que se realizamediante una herramienta de hierro cubierta de brea y bañada con mordiente rojo y agua. Trasel pulido, la lente se remata rectificando el borde hasta que el centro físico coincida con sucentro óptico (el centro óptico es un punto tal que cualquier rayo luminoso que pasa por él nosufre desviación). Durante este proceso se coloca la lente en el bastidor de un torno, de formaque su centro óptico se encuentre en el eje de giro, y se rectifican los bordes con una tira delatón cargada con abrasivo.
  • 10. HistoriaLas primeras lentes, que ya conocían los griegos y romanos, eranesferas de vidrio llenas de agua. Estas lentes rellenas de agua seempleaban para encender fuego. En la antigüedad clásica no seconocían las auténticas lentes de vidrio; posiblemente se fabricaronpor primera vez en Europa a finales del siglo XIII. Los procesosempleados en la fabricación de lentes no han cambiado demasiadodesde la edad media, salvo el empleo de brea para el pulido, queintrodujo Isaac Newton. El reciente desarrollo de los plásticos y deprocesos especiales para moldearlos ha supuesto un uso cada vezmayor de estos materiales en la fabricación de lentes. Las lentes deplástico son más baratas, más ligeras y menos frágiles que las devidrio.
  • 11. Clasificación de las Lentes Convergentes yDivergentesLas lentes convergentes tienen el espesor desu parte media mayor que el de su partemarginal.I. Biconvexa o convergente.II. Plano convexa.III. Menisco convexa o convergente.IV. Bicóncava.V. Plano cóncava.VI. Menisco cóncava o divergente.
  • 12. Elementos de una Lentea) Centro Óptico, donde todo rayo que pasa por él, no sufredesviación.b) Eje Principal, es la recta que pasa por el centro óptico.c) Foco Principal, punto en donde pasan los rayos que sonparalelos.d) Eje Secundario, es la recta que pasa por los centros decurvatura.e) Radios de Curvatura(R1,R2):Son los radios de las esferasque originan la lente.f) Centros de Curvatura(C1,C2):Son los centros de lasesferas que originan la lente. F) LENTECITOS
  • 13. 1º. Rayo paralelo al eje principal se refracta y pasa por elfoco.2º. El rayo que pasa por el foco principal se refracta ysigue paralelo al eje principal.3º. Todo rayo que pase por el centro óptico no sufredesviación.
  • 14. Para estudiar la formación de imágenes por lentes, es necesario mencionaralgunas de las características que permiten describir de forma sencilla lamarcha de los rayos.Plano óptico. Es el plano central de la lente.Centro óptico O. Es el centro geométrico de la lente. Tiene la propiedad de quetodo rayo que pasa por él no sufre desviación alguna.Eje principal. Es la recta que pasa por el centro óptico y es perpendicular alplano óptico.Focos principales F y F (foco objeto y foco imagen, respectivamente). Son unpar de puntos, correspondientes uno a cada superficie, en donde se cruzan losrayos (o sus prolongaciones) que inciden sobre la lente paralelamente al ejeprincipal.Distancia focal f. Es la distancia entre el centro óptico O y el foco F.Lentes convergentes. Para proceder a la construcción de imágenes debidas alentes convergentes, se deben tener presente las siguientes reglas:Cuando un rayo incide sobre la lente paralelamente al eje, el rayo emergentepasa por el foco imagen F. Inversamente, cuando un rayo incidente pasa por elfoco objeto F, el rayo emergente discurre paralelamente al eje.Finalmente, cualquier rayo que se dirija a la lente pasando por el centro ópticose refracta sin sufrir ninguna desviación.
  • 15. Lente convergenteCuando se aplican estas reglas sencillas paradeterminar la imagen de un objeto por unalente convergente, se obtienen los siguientesresultados:- Si el objeto está situado respecto del planoóptico a una, la imagen es real, invertida y demenor tamaño.- Si el objeto está situado a una distancia delplano óptico igual a 2f, la imagen esreal, invertida y de igual tamaño.- Si el objeto está situado a una distancia delplano óptico comprendida entre 2f y f, laimagen es real, invertida y de mayor tamaño.- Si el objeto está situado a una distancia delplano óptico inferior a f, la imagen esvirtual, directa y de mayor tamaño.