La Óptica

Óptica

La mayor parte de la información sobre el mundo que nos rodea y de los cambios que se producen en la naturaleza nos llega a través del sentido de la vista. Sin embargo, en un mundo donde no existiera la luz de poco nos servirían los ojos. Se denomina luz a todo aquello que es capaz de impresionar nuestra vista y óptica a la parte de la física que estudia las propiedades de la luz.

Los cuerpos luminosos o fuentes de luz son muy diversos, ejemplo las estrellas .Los cuerpos iluminados son aquellos que vemos porque devuelven a nuestros ojos una parte de la luz que reciben de un cuerpo luminoso. Ejemplo el sol es un cuerpo luminoso pero la luna es un cuerpo iluminado .Los cuerpo que dejan pasar la luz a su través se denominan transparentes .No hay ningún cuerpo absolutamente transparente .El agua es un medio transparente en espesores pequeño, pero no permite que la luz llegue a los grandes fondos marinos. Los cuerpos que no dejan pasar la luz a su través se denominan opacos, ejemplo la madera .Los cuerpos que dejan pasar la luz pero no permite distinguir la forma de los objetos a su través se denominan translucidos, ejemplo el papel grasiento.

La luz se propaga en todas las direcciones a partir de un foco luminoso puntual , es decir , de un foco luminoso muy pequeño .Cada una delas direcciones de propagación de la luz se denomina rayo de luz .De cada foco puntual salen infinitos rayos de luz .En la practica es imposible aislar un rayo de luz, pueden conseguirse experimentalmente, haces de luz muy estrechos alineando dos pantallas en las que se ha practicado un orificio muy estrecho .En cualquier medio transparente y homogéneo la luz se propaga de una forma perfectamente rectilinia.La propagación rectilínea de la luz explica una serie de fenómenos entre los que destacan la formación de sombras , los eclipses y la formación de imágenes en cámara oscura.

La óptica geométrica es la parte de la óptica que estudia el comportamiento de los rayos luminosos cuando van del foco luminoso hasta el ojo humano .Cuando los rayos de luz hallan en su camino la superficie de separación entre dos medios pueden ocurrir los tres fenómenos siguientes:

a) Que se reflejen, es decir, que reboten y continúen propagándose en el mismo medio, cambiando de dirección o de sentido .Este fenómeno recibe el nombre de reflexión de la luz.

b) Que se refracten, es decir, que se propaguen en el nuevo medio .Este fenómeno se denomina refracción.

c) Que sean absorbidos por el nuevo medio .Este fenómeno recibe el nombre de absorción de la luz.

Habitualmente, estos tres fenómenos no se producen de modo aislado, sino que ocurren simultáneamente aunque alguno de ellos predomine sobre otros.

Lentes

Una lente es un cuerpo transparente limitado por superficies, de las cuales por lo menos una es curva. Se dice que una lente es esférica cuando las caras son porciones de una superficie esférica. Si la superficie es cilíndrica, se dice que la lente es cilíndrica. Las lentes pueden ser de dos tipos: convergentes y divergentes. Las lentes convergentes son más gruesas en el centro que en los extremos y se llaman así porque cuando las atraviesan los rayos luminosos se refractan y se juntan en un punto. Hay tres tipos de lentes convergentes: las biconvexas, las planos-convexas y las cóncavo-convexas. Cuando las lentes convergentes son delgadas se representan mediante una recta con doble flecha. Las lentes divergentes son más gruesas en los extremos que en el centro y se llaman así porque cuando las atraviesan los rayos luminosos se refractan y salen divergentes.Pueden ser de tres tipos: bicóncavas, plano-cóncavas y convexo-cóncavas. Cuando las lentes divergentes son delgadas se representan mediante un segmento de recta bifurcado en ángulo en sus extremos. Para que una lente produzca imágenes nítidas debe ser delgada y de pequeña abertura puesto que de este modo sólo recibe los rayos que pasan cerca de su centro. Se dice que una lente es delgada cuando su espesor es pequeño frente al radio de curvatura de sus caras. En toda lente se puede distinguir los siguientes elementos:

a) Centro de curvatura: Es el centro de la superficie esférica a la que pertenece la cara de la lente. En el caso de que la lente sea plana, el centro de curvatura se encuentra en el infinito.

b) Eje principal: Es la recta que une los centros de curvatura de ambas caras. Si una de las caras es plana, el eje principal es la recta perpendicular a dicha cara por el centro de curvatura de la otra.

c) Centro óptico: Es el punto interior de la lente por el que pasa el eje principal. Presenta la propiedad de que los rayos que pasan por él no se refractan.

d) Eje secundario: Es toda recta que pasa por el centro óptico. Los rayos que atraviesan la lente en esta dirección no experimentan refracción.

e) Foco objeto: Es el punto del eje principal cuyos rayos se refractan paralelamente a dicho eje.

f) Foco imagen: Es el punto del eje principal donde convergen los rayos paralelos o sus prolongaciones tras refractase. Ambos focos se denominan focos conjugados y equidistan del centro de la lente.

g) Distancia focal: Es la distancia que hay entre el foco y el centro óptico.

Lente convergente: Recorrido de los rayos luminosos al atravesar una lente convergente.

Lente divergente: Recorrido de los rayos luminosos al atravesar una lente divergente.

Para construir las imágenes producidas por las lentes hay que suponer siempre que se trata de lentes delgadas. Como la imagen de un punto queda determinada por la intersección de dos rayos refractados o por sus prolongaciones, en el caso de que sean divergentes, se deben tener en cuenta los siguientes hechos experimentales:

a) Cualquier rayo paralelo al eje principal se refracta pasando por el foco imagen

b) Los rayos secundarios no experimentan refracción.

c) Los rayos que pasan por el foco objeto se refractan en la lente paralelamente al eje principal.

d) Si el punto está situado en el eje principal su imagen también estará situada sobre dicho eje porque no se refracta al atravesar la lente.

En la determinación de la imagen de un objeto extenso en una lente convergente se deben considerar los tres casos:

a) Que el objeto se halle situado entre el infinito y el foco. La imagen obtenida en este caso es real e invertida y su tamaño depende de la distancia del objeto al foco. A medida que el objeto va acercándose al foco su imagen se va haciendo mayor.

b) Que el objeto se encuentre situado en el foco. En este caso la imagen se forma en el infinito ya que los rayos se refractan paralelamente.

c) Que

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