Ensayo sobre las lentes delgadas

Lentes delgadas

INTRODUCCION:

Analizaremos las capacidades de las lentes delgadas, estos son los dispositivos ópticos más conocidos y con mayor cantidad de usos (después del espejo plano), el lente consiste en 2 superficies refractivas y esféricas, lo suficientemente próximas entre sí para despreciar esta distancia, así como los espejos, pueden deformar los rayos de luz incidentes creando “efectos” como hacer que la imagen sea más grande, más pequeña, o invertida, y a continuación se vera de manera más detallada la manera en que se determinan cada una de sus propiedades.

Los lentes tienen la capacidad de formar imágenes por medio de la refracción en los instrumentos ópticos, esto se ve mayormente reflejado en las cámaras fotográficas, telescopios y microscopios, y como bien sabemos estos instrumentos sirven para ampliar o reducir el tamaño de los objetos por medio de estos lentes, pero,  ¿cómo es que se sabe la potencia del aumento? O ¿la potencia que se desea obtener? Para esto se ocupa determinar “el poder de un lente”  el cual es el reciproco de la distancia focal, el cual esta medido en la unidad llamada dioptría, siempre y cuando la distancia focal se indique en metros. El “poder” puede tener signo positivo o negativo además de ser el número característico que identifica a las lentes de uso diario.

[pic 1]

Los lentes como hemos visto sirven para ampliar o disminuir el tamaño de la imagen, y de aquí salen los diferentes tipos de lentes que son los lentes convergentes y al igual que un espejo cóncavo, forma imágenes de los objetos extensos, en los cuales se encuentran los lentes biconvexos, plano convexo y de menisco convergente. Y por el otro lado se encuentran los lentes divergentes, en este cuando un haz de rayos incide en el lente este diverge después de refractarse, en este caso la distancia focal es negativa, en este tipo se encuentran los lentes bicóncavo, plano cóncavo y de menisco divergente.

[pic 2]

Una forma fácil de identificarlos es:

Toda lente que sea más gruesa en su centro que en sus bordes es una lente convergente con f positiva, y por el contrario, toda lente que sea más gruesa en sus bordes que en su centro es una lente divergente con f negativa (siempre y cuando la lente tenga un índice de refracción mayor que el material circundante)

Hay otros factores de los cuales es importante conocer el signo ya sean positivos o negativos, y con la siguiente tabla será más fácil de reconocer que signo deberá ir en cada caso:

[pic 3]

A su vez cuando estuvimos estudiando los espejos tanto planos como esféricos, observamos que para ver de manera más grafica la dispersión de los rayos que incidían en estos espejos hacíamos uso de los diagramas de rayos, y este caso no es la excepción para utilizarlos ya que de esta manera podemos analizar mejor la manera en que estos se comportan, a continuación veremos cómo se comportan los rayos antes de incidir en el lente y el cómo son afectados al salir.

Para los rayos de una lente convergente  se trazan los tres rayos  siguientes a partir de la parte superior del objeto:

• Rayo 1: se dibuja paralelo al eje principal, una vez refractado, este rayo pasa a través del foco en la cara posterior de la lente
• Rayo 2: se dibuja a través del centro de la lente y sigue en línea recta
• Rayo 3: se dibuja a través del foco en la cara frontal de la lente (o como si saliera del foco en el caso de que p>f) y emerge de esta paralelo al eje principal

Y para los rayos de una lente divergente se trazan los tres rayos siguientes como el anterior:

• Rayo 1: se dibuja paralelo al eje principal, después de ser refractado por la lente, emerge alejándose desde el foco en la cara frontal de la lente
• Rayo 2: se dibuja a través del centro de la lente y sigue en línea recta
• Rayo 3: se dibuja en la dirección hacia el foco en la cara posterior de la lente y emerge de ésta paralelo al eje principal

[pic 4]

1. Cuando el objeto esta por delante y fuera del foco de una lente convergente, imagen real, invertida y en la cara posterior de la lente
2. Cuando el objeto esta entre el foco y una lente convergente, imagen virtual, vertical y mayor que  el objeto, aparece en la cara frontal de la lente
3. Cuando un objeto esta en cualquier sito por delante de una lente divergente, imagen virtual, vertical y menor que el objeto, aparece en la cara frontal de la lente.

  Veremos unos ejercicios para entender la manera en que los lentes se comportan.

Lentes. Ejercicio 1[pic 5]

Cierta persona hipermétrope no puede ver con claridad objetos localizados mas cerca de sus ojos que 60cm. Determínese la longitud focal y el poder de las lentes de los anteojos que le permitirán leer libros a una distancia de 25cm.

Tenemos los datos:
O= 25cm
i=-60cm

Y para calcular la distancia focal se hace lo siguiente:

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