LENTES DE FRESNEL

En 1748, o conde de Buffon (George Louis Leclerc, 1707 - 1788), escritor y naturalista francés, sugirió que las lentes podrían tener su peso sensiblemente disminuyendo su superfície esférica sin disminuir su potencia.

La idea fue llevada a la práctica por el físico francés Agustín Fresnel (1788-1827) que lo consiguió rebajándola con cortes de la lente en anillos circulares concéntricos consecutivos.

Es un lente derivada de una plano convexa.

Observa que se si retiras toda la parte naranja de la lente del dibujo inferior queda reducida prácticamente a una lente plana.

 

En realidad lo que logramos es un conjunto de lentes trabajando como un todo. Estas lentes de poco peso (en realidad lo que se logra son prismas) funcionan así:

 

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Fíjate en la tapa de los retroproyectores, esa lámina de cristal también es una lente Fresnel:

 

Actualmente se modelan en plástico. Cuando mires una lente y la veas formada por círculos concéntricos seguramente es una lente de Fresnel.

La calidad de la imagen dada por estas lentes no es muy buena debido a la dispersión que se produce en la unión de los anillos en que queda dividida la lente, lo que da ligeros anillos luminosos en el plano de la imagen. Pero es suficientemente buena para muchas aplicaciones. Durante años han sido las lentes de los focos con los que se rodaron las películas en los estudios de televisión.

 

Resumen y aplicaciones

Las lentes de Fresnel son vidrios tallados o también plásticos fabricados de la misma forma cuya misión es hacer que los rayos de luz se comporten al atravesarlas como cuando atraviesan lentes plano convexas:

los rayos de luz que llegan paralelos al eje óptico tienden a concentrarse en un punto o foco (se focalizan).

Los rayos que salen del foco atraviesan la lente y salen paralelos en un tubo de luz, es decir, colimados.

Se utilizan como lentes que forman imágenes con poca calidad en dos aplicaciones básicas:

Situaciones en que los diámetros son tan grandes que las lentes serían muy pesadas y caras: en los proyectores de transparencias, o en los faros. Situaciones en que se precisan muchas lentes diferentes en un mismo lugar a muy bajo precio. El ejemplo más sencillo son esos aparatos que ``detectan'' la presencia de algo moviéndose, que están en algunos locales y que son unos plásticos semicirculares de color grisáceo: dentro llevan fabricadas bastantes lentes de Fresnel para focalizar la luz proveniente de muchos lugares diferentes en un detector interno.

Si uno mira una lente de Fresnel lo que ve es una serie de hendiduras de forma circular (por lo de la simetría) practicadas sobre un vidrio o material plástico (mas baratos). El estudio es complejo y se basa en temas de difracción de la luz al pasar por este material fabricado de esa manera.

La idea de una lente de Fresnel nunca está en formar una imagen de calidad sino en conseguir de forma barata y poco pesada un sistema colimador - focalizador de luz.

Lente de Fresnel en el cine

Las lentes de Fresnel se han diseñado para aplicaciones de iluminación en

televisión, cine y teatro ya sea para su aplicación en focos "spot" (luz concentrada) o focos "flood" (luz formando un abanico de 60°). La lente de Fresnel debe tener forma convexa a fin de acercar la lámpara el máximo posible a la lente. Para aplicaciones en las que se producen cargas térmicas muy altas se utilizan lentes de Fresnel especiales, endurecidas. Las características de la luz permanecen invariables: suave, uniforme y difuminada en los bordes. Se han desarrollado lentes de Fresnel con distancias focales cortas que proporcionan una iluminación uniforme y altamente eficiente. Modificando la distancia entre la lámpara y la lente se puede utilizar el foco tanto para situaciones de "spot" como de "flood".

 

Cocinas solares

En las cocinas solares con reflectores parabólicos o lentes fresnel no es necesario el uso de una caja aislada pues la temperatura en el foco sobrepasa los 600 ºC. Esta temperatura es demasiado alta para ser manejada con facilidad, por lo que si la vasija de cocción se situa fuera del foco, aumentará la superficie de caldeo al mismo tiempo que la temperatura será más baja. Este tipo de cocinas necesitan ser reorientadas con frecuencia para que la luz incida en la olla y no se desperdicie energía. De todos modos es conveniente evitar pérdidas de calor cubriendo los recipientes con una campana de cristal.

cocinas solares

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Iluminación interior:

Dependiendo de la distancia entre el lugar que se quiere iluminar y la cubierta de un edificio se puede introducir luz natural, sin transferencia de calor. Una cúpula transparente en el tejado, equipada con un reflector o lentes Fresnel, capta la luz natural (del sol), la cual se transporta después al interior a través de un tubo super reflectante. La luz puede transportarse, sin reducir su intensidad, hasta 6 metros. De este modo, puede salvarse sin ningún problema una planta para introducir la luz natural en un piso inferior. La luz natural se difunde en el cuarto mediante un plafón, colocado en el extremo inferior del tubo. Es un sistema de luz natural con grandes ventajas si se compara con los sistemas de luz natural convencionales como pueden ser claraboyas y ventanas de tejado y mucho más económica que las demás claraboyas, gracias a su montaje rápido y sencillo.