LENTES Y ESPEJOS

Rivera Rojas Rodrigo RoldánFísica IV

Jaime Rivera

¿Qué es un espejo? 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.

Clasificación de los espejosEspejos planos

Un espejo plano es una superficie plana muy pulimentada que puede reflejar la luz que le llega con una capacidad reflectora de la intensidad de la luz incidente del 95% (o superior).

La imagen producida por un espejo plano es virtual, ya que no la podemos proyectar sobre una pantalla, tiene el mismo tamaño que el objeto y se encuentra a la misma distancia del espejo que el objeto reflejado.

Espejos esféricosUn espejo esférico esta formado por una superficie pulida correspondiente a un casquete esférico.Los espejos esféricos pueden clasificarse en cóncavos o convexos; son cóncavos, aquellos que tienen pulimentada la superficie interior y son convexos los que tienen pulimentada la parte exterior.

Elementos de los espejos esféricos:Centro de curvatura: Es el centro de la esfera a la que pertenece el casquete.Radio de curvatura: Es el radio de la esfera a la cual pertenece el espejo.Vértice del espejo: Es el polo del casquete esférico al que pertenece el espejo.Eje principal: Es la recta que pasa por el vértice y el centro de curvaturaEje secundario: Cada una de las rectas que pasa por el centro de curvatura.Abertura (o ángulo) del espejo: Es el ángulo formado por los ejes secundarios que pasan por el borde del espejo.La trayectoria de los rayos y los focos:* Todos los rayos paralelos al eje principal se reflejan pasando por el foco (ubicado sobre el eje principal).* Cualquier rayo que pase por el foco principal se refleja paralelo al eje principal

Espejos CóncavosLos espejos cóncavos son curvados hacia adentro y amplían las imágenes en forma virtual. Esta ampliación ocurre porque el centro de la curvatura en el espejo siempre está alejada de los rayos de luz incidente, como consecuencia, se crea una reflexión siempre más grande que el verdadero punto focal.Este espejo absorbe la luz que cae en la curvatura creada por la protuberancia hacia el interior del mismo. Esto hace que la luz se reoriente a una longitud focal fija, la luz se recoge a diferentes ángulos.Las imágenes que se reflejan tienen un tamaño amplificado

Espejos convexos El espejo convexo es una porción de una esfera con la parte reflexiva en su exterior.  En los espejos convexos el foco es virtual.  Está situado a la derecha del centro del espejo y contiene una distancia focal positiva. Los rayos reflejados divergen y solo sus prolongaciones  se cortan en un punto sobre el eje principal.Podemos verlos en las puertas de garajes o playas de estacionamiento, en autos y motos se instalan como espejos retrovisores porque aún a costa de “achicar” las imágenes, amplían el campo de observación, también en los colectivos para observar el descenso de pasajeros por la puerta trasera, etc.

Imágenes(Real y Virtual)

Imagen real: Es la imagen formada en un sistema óptico mediante intersección en un punto de los rayos convergentes procedentes del objeto puntual después de atravesar el sistema.

Imagen virtual: Es la imagen formada mediante intersección en un punto de las prolongaciones de los rayos divergentes formados después de atravesar el sistema óptico.

Formación de las imágenes en los espejos cóncavos

1º) Si el objeto se encuentra entre el centro de curvatura y el infinito, la imagen que se formará será real, de menor tamaño, invertida y ubicada entre el centro de curvatura y el foco.

2º)Si el objeto se encuentra sobre el centro de curvatura, la imagen que se formará será real, de igual tamaño, invertida y ubicada sobre el centro de curvatura.

3º) Si el objeto se encuentra entre el centro de curvatura y el foco, la imagen que se formará será real, de mayor tamaño, invertida y ubicada entre el centro de curvatura y el infinito.

4º) Si el objeto se encuentra sobre el foco, no se formará imagen

5º) Si el objeto se encuentra entre el foco y el espejo, la imagen que se formará será virtual y de mayor tamaño.

Formación de las imágenes en los espejos convexos

Se produce una situación en la que la imagen es virtual, derecha y más pequeña que el objeto. La distancia del objeto al espejo es mayor que la de la imagen al espejo.

LENTESLas lentes son medios que dejan pasar la luz y están limitadas por dos superficies, siendo curva al menos una de ellas, en el proceso los rayos de luz se refractan de acuerdo a la ley de la refracción.

Se clasifican en:Convergentes (biconvexa, planoconvexa, menisco convergente).- Son más gruesas en el centro que en los extremos. La luz que atraviesa una lente convergente se desvía hacia dentro (refractan los rayos paralelos hacia un punto llamado foco, o sea convergen en el foco) y producen imágenes reales.Divergentes (bicóncava, planocóncava, menisco divergente).- Están curvadas hacia dentro. La luz que atraviesa una lente cóncava se desvía hacia fuera (refractan los rayos de luz paralelos en dirección del primer foco) y sólo producen imágenes virtuales.

Lentes convergentesBiconvexa.- Son más gruesas por el centro y reúnen los rayos que atraviesan la lente. La imagen de los objetos situados dentro de su distancia focal es ampliada actuando como una lupa.

Planoconvexa.- Denota una lente con una superficie plana en una cara y una superficie esférica y convexa en laotra cara. Se crea con su primera superficie centrada sobre el origen y la segunda superficie posicionada debajo del eje x. 

Menisco convergente.- La lente tiene una cara convexa y otra cóncava.Los parámetros característicos de la Lente Menisco convergente son: -  Distancia focal.-  Abertura de la lente.-  Grosor de la lente. 

Lentes divergentesBicóncavas.- Las lentes bicóncavas son más delgadas en el centro y pertenecen al grupo de lentes divergentes. Tienen la propiedad de alejar los rayos que llegan a ellas por lo que la imagen que da es más pequeña y a la vez más próxima.

Planocóncavas.- Éstas son lentes tienen una superficie plana y una superficie cóncava. Tienen una longitud focal negativa y se utilizan divergir luz entrante, o aumentar longitud focal en un sistema óptico existente.

Menisco divergentes.- Tipo de lente que tiene una cara cóncava y otra convexa.

DioptríaLa dioptría es la unidad de potencia óptica de una lente o de un sistema óptico cualquiera. Equivale al inverso de la distancia focal, expresada en metros, de una lente convergente o divergente.Se llama potencia de una lente a la inversa de la distancia focal. Por ejemplo, una lente de distancia focal 1 m tiene una potencia de 1 dioptría y una lente de distancia focal 0,5 m tiene una potencia de 2 dioptrías. La potencia de una lente convexa es positiva y la potencia de una lente cóncava es negativa.Cuando se sitúan dos lentes en contacto una con otra, la potencia del conjunto es la suma de las potencias de cada lente. Así, al utilizar potencias en lugar de distancias focales se evitan muchos cálculos con fracciones. Por ejemplo cuando un óptico coloca frente a un ojo una lente de 3 dioptrías y una de 0,5 dioptrías, en contacto la una con la otra, sabe que dicha combinación equivale a una lente de 3,5 dioptrías.

Cálculo de dioptrías

Percepción de la luz en el ojo humanoLa luz entra a través de la córnea, luego a través del humor acuoso, pasa por el cristalino (lente), humor vítreo y forma imagen invertida en la retina. El músculo ciliar ajusta la curvatura del cristalino para que la imagen se forme en la retina (ni delante ni detrás). Si no es así tendremos la miopía (imagen antes de la retina) y la hipermetropía (detrás). La retina tiene un espesor inferior a 1mm. La luz pasa a través del humor vítreo, el tejido retinal y la detectan los conos y bastones. Los conos y bastones forman sinapsis con las células bipolares, éstas con las ganglionares y de aquí al cerebro. Los bastones detectan luz mucho más débil, los conos trabajan a diferentes longitudes de onda. Los bastones detectan luz mucho más débil, los conos trabajan a diferentes longitudes de onda. El campo visual izquierdo va al lado derecho y el derecho al izquierdo. Dos imágenes retinianas del mismo del mismo punto van a la misma región del cerebro y su disparidad produce la visión estereoscópica.

LupaUna lupa es una lente convexa grande empleada para examinar objetos pequeños. La lente desvía la luz incidente de modo que se forma una imagen virtual ampliada del objeto.La imagen se llama virtual porque los rayos que parecen venir de ella no pasan realmente por ella. Una imagen virtual no se puede proyectar en una pantalla.Cuando el objeto se coloca entre el foco y la lente se forma una imagen derecha, virtual agrandada del mismo lado del objeto y entre el centro de curvatura y el infinito.

TelescopioEn una lente la luz desvía su trayectoria al pasar a través de ella. En los espejos la luz también cambia de dirección pero, esta vez, reflejándose según un determinado ángulo, a la distancia entre el centro de la lente objetivo y su foco se le llama longitud focal.El componente óptico principal de un telescopio, si es refractor se conoce como objetivo o si es reflector como espejo primario. En los telescopios reflectores, el espejo más pequeño que hace converger la luz, se conoce como diagonal o simplemente como secundario.La apertura de un telescopio es el diámetro del haz de luz que entra en él, que eventualmente llega al punto de observación (foco). La apertura es normalmente del mismo diámetro que el objetivo o espejo primario del telescopio. La distancia entre el objetivo o el espejo primario y su foco es conocida como la distancia focal (f).

La forma curva de las superficies ópticas determina la distancia focal. Una notación compacta y muy recurrente para describir la distancia focal de un telescopio es la razón que existe entre la distancia focal y el diámetro del telescopio, que se expresa como f/(número de la razón). Por ejemplo un telescopio de 15 cm de apertura y una distancia focal de 120 cm, tiene una razón focal de 8 y su espejo es f/8.Los focos y distancias focales en un lente convergente o un espejo cóncavo causan que los haces paralelos de luz converjan al foco.

MicroscopioUn microscopio que tiene más de un

lente. Los microscopios compuestos se utilizan especialmente para examinar objetos transparentes o cortados en

láminas tan finas que se transparentan. Se emplea para aumentar o ampliar las imágenes de objetos y organismos no

visibles a simple vista.Comprende dos sistemas de lentes el

ocular de distancia focal larga y el objetivo de distancia focal corta(plano

convexa). La imagen que forma el objetivo es real y se ubica entre la lente y

el foco del ocular.El objetivo se ubica cerca de la muestra a observar, de la que proyecta una imagen real. Esta imagen real pasa a ser objeto del ocular, el cual la vuelve a aumentar, pero esta vez dando una imagen virtual.

Tipos de lentes para corrección visualHay dos tipos diferentes de diseños de lentes para anteojos: el lente para visión única, diseñado para corregir la visión a distancia, y el multifocal, diseñado para corregir tanto la visión a distancia como la de cerca.1)Los lentes bifocales proveen corrección para la lectura en la parte inferior, y para ver a distancia en la parte superior.

2)Los trifocales son lentes con tres correcciones de enfoque diferentes: visión de lejos, visión intermedia, y visión de cerca, en un solo lente. 3)Los lentes progresivos funcionan de igual manera que los bifocales o trifocales, sin embargo, tienen una transición suave entre las diferentes áreas de enfoque, en lugar de líneas divisorias. Las áreas de enfoque son relativamente pequeñas debido al espacio que utilizan las zonas de transición.

Defectos y tipos de lentes para estos

Defectos Tipo de Lente

Miopía Lentes cóncavos

Hipermetropía Lentes convexos

Astigmatismo Lentes tóricos

Presbicia Lentes multifocales

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