ÓPTICA GEOMÉTRICA II

El ojo

La lupa o “microscopio simple”

El microscopio compuesto

El telescopio

Cámaras, proyectores, etc…

INSTRUMENTOS ÓPTICOS

Aberración esférica

Aberración de coma

Aberración cromática

Aberraciones de las lentes

Fundamentos de Física II

El ojo humano

Córnea: ◦ n=1.376◦ Cerca del 70% de la potencia óptica del ojo con

unas 42-44 dioptrías. Humor acuoso: (cámaras)

◦ n=1.336 Cristalino:

◦ n=1.406-1.386 (gradiente)◦ 1/f=20 dioptrías

Humor vítreo:◦ n=1.337

Fundamentos de Física II

Formación de imágenes en el ojo

El ojo es un sistema óptico con:

f~17mm P~59 dioptrías

Ojo emétrope: ◦ Ojo con visión normal◦ Punto próximo: 25cm (menor en niños)◦ Punto remoto: Infinito

Fundamentos de Física II

Ojo emétrope

Miopía ◦ Elongación del globo ocular.◦ Punto lejano < Infinito◦ Corrección: Lentes divergentes, queratotomía radial,

láser. Hipermetropía

◦ Defecto de convergencia.◦ Necesita acomodar para ver objetos lejanos.◦ Punto próximo > 25 cm◦ Corrección: Lentes convergentes, láser.

Astigmatismo ◦ Asfericidad de la córnea

Presbicia (vista cansada):◦ Pérdida de la capacidad de acomodar (falta de

convergencia).◦ Punto próximo > 25 cm.◦ Corrección: Gafas “para leer” .

Ojo amétrope

El tamaño “angular” de un objeto es máximo cuanto más lo acercamos al ojo (hasta el punto próximo 25 cm).

Una lente convergente (f>0) puede conseguir una imagen amipliada.

Si colocamos el objeto entre el foco y la lente, se obtiene una imagen ampliada.

Lo más cómodo es poner el objeto en foco El aumento angular es:

La lupa – Microscopio simple

El aumento máximo se tiene formando la imagen del objeto en el punto próximo.

Se tiene que:1/s=(0.25+f)/(0.25f)

El aumento es:M= θ /θ0=(y/s)/(y/0.25)=1+0.25/f

Pero esto requiere acomodar y no se gana mucho. Con microscopio simple se pueden conseguir aumentos entre

4 y 20.

Lupa – Aumento máximo

Es un instrumento pensado para maximizar el aumento (la iluminación es un problema aparte).

Consta de dos lentes:◦ Objetivo: De focal pequeña ◦ Ocular: De focal algo más grande

El aumento del objetivo es: ◦ Mo=-L/fo (L=Longitud de tubo)

El aumento del ocular es:◦ Me=0.25/fe

El aumento total es:M=MoMe=-0.25L/(fofe) El aumento está limitado por difracción

Microscopio compuesto

LA DISPERSIÓN DE LA LUZLA DISPERSIÓN DE LA LUZ

Luz blanca

rojo violeta

RojoNaranjaAmarilloVerdeAzulÍndigoVioleta

Prisma

La dispersión de la luz es la separación de un rayo de luz en sus componentes debido a su diferente

índice de refracción

Obtención del espectro continuo de la luz, al hacer pasar un rayo de luz solar a través del prisma

La luz blanca está formada por una mezcla de luces de diversos colores y cada color corresponde a una determinada longitud de onda, siendo el extremo del espectro luminoso visible (mínima frecuencia) el rojo y el otro extremo el violeta.

Físicamente el color no existe, se trata de una sensación fisiológica y psicológica que sólo algunas especies animales comparten con el hombre. El color que se percibe no es más que el resultado que proporciona la medida que lleva a cabo el ojo y la interpretación que realiza el cerebro de la luz que recibe.

Los diferentes objetos que nos rodean reciben luz y absorben la mayoría de las radiaciones, pero reflejan algunas que corresponden al color con el que les vemos

i1 r2

r1

NN

i2

= ángulo del prisma = ángulo de desviación r2 = ángulo de refracción a la salida del prismai = ángulo incidente al entrar el rayo luminoso en el prisma

ˆˆˆˆ 21 ri

ˆˆ2ˆ 1 i

i1 r2

r1

NN

i2

)()( 2211 irri 21 ir 21 ir

1211 rrri

PRISMA ÓPTICOPRISMA ÓPTICO

El ángulo de desviación mínima es el que corresponde a un rayo tal que en el interior del prisma se desplaza paralelo a la base. Este rayo es de hecho el que menos se desvía al atravesar el prisma.

1̂2/)ˆˆ( i

1̂2/ˆ

2/)ˆˆ(i

sen

sen

PRISMAS REFLECTORES

El arcoiris se forma cuando la luz del sol incide en las gotas de agua suspendidas en la atmósfera

El índice de refracción del agua depende de la longitud de onda (nv=1.344 – nr=1.331)

Arcoiris