LentesOPTICA

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Historia• Las primeras lentes, que ya conocían los griegos y

romanos, eran esferas de vidrio llenas de agua. Estas lentes rellenas de agua se empleaban para encender fuego. En la antigüedad clásica no se conocían las auténticas lentes de vidrio; posiblemente se fabricaron por primera vez en Europa a finales del siglo XIII. Los procesos empleados en la fabricación de lentes no han cambiado demasiado desde la edad media, salvo el empleo de brea para el pulido, que introdujo Isaac Newton. El reciente desarrollo de los plásticos y de procesos especiales para moldearlos ha supuesto un uso cada vez mayor de estos materiales en la fabricación de lentes. Las lentes de plástico son más baratas, más ligeras y menos frágiles que las de vidrio.

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Clasificación de las lentes

• a) Lentes convergentes o positivos

• b) Lentes divergentes o negativos

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Lentes divergentes o negativos

• Las lentes divergentes son más delgadas en el centro que en los bordes. Su focal imagen es menor que 0. Todos los rayos paralelos que inciden sobre ella, salen divergiendo de la misma, de forma que parecen que parten de un mismo punto anterior a la misma lente.

• Pueden ser meniscos divergentes (conocidos como meniscos negativos), lentes plano - cóncavas y bicóncavas. A continuación podemos observar los distintos tipos de lentes divergentes, así como la representación que se utiliza:

• Estas lentes producen imágenes virtuales, directas y de menor tamaño. Particularmente, al situar el objeto sobre el foco imagen (F') obtenemos una imagen cuyo aumento lateral es la mitad del tamaño del objeto original.

• A continuación, podemos observar la simulación de una lente divergente sumergida en aire. En esta simulación podemos variar la distancia objeto - lente, el tamaño del objeto y la potencia de la lente.

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Lentes convergentes o positivos

• Según Alan Cromer en su obra Física para las ciencias de la vida, "una lente convergente (positiva) es aquella que los rayos paralelos que inciden sobre la misma son desviados hacia el mismo punto". Otra definición dice que "son lentes delgadas convergentes todas aquellas que su focal imagen sea mayor de 0".

• Estas lentes son más gruesas en el centro que en los bordes. Pueden ser meniscos convergentes (también conocidas como meniscos positivos), biconvexas o plano - convexas.

• Estas lentes tienen la particularidad de producir imágenes reales e invertidas de menor tamaño, siempre que el objeto se encuentra por delante del Foco Objeto. Para objetos por detrás del Foco Objeto, forma imágenes derechas, virtuales y de mayor tamaño.

• A continuación, podemos observar una simulación de una lente delgada convergente sumergida en aire. En este ejemplo, podemos modificar la posición del objeto, el tamaño del mismo y la potencia de la lente.

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Lentes• Una lente es un trozo de vidrio capaz de desviar

los rayos paralelos de luz de manera que forman una imagen.

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OPTICA GEOMÉTRICA

• La longitud de onda de la luz suele ser muy pequeña en comparación con el tamaño de obstáculos ó aberturas que se encuentra a su paso. Esto permite en general despreciar los efectos de interferencia y difracción asociados al carácter ondulatorio de la luz. Sobre esta hipótesis se asume una propagación rectilínea delos rayos de luz dando lugar a la disciplina conocida como óptica geométrica.

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Los axiomas sobre los que se construye la óptica geométrica son:

• 1.Las trayectorias de los rayos de luz en los medios homogéneos e isótropos son rectilíneas

• 2.El rayo incidente, el refractado y la normal están en un mismo plano

• 3.Se cumple la ley de la reflexión• 4.Se cumple la ley de la refracción• 5.Las trayectorias de la luz a través de distintos

medios son reversibles• 6.No existe interacción entre los diferentes rayos

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 Espejos• La figura 6.1.a muestra un haz de rayos que procede de

un punto P situado en el eje de un espejo esférico cóncavo y que después de reflejarse en el mismo convergen en el punto P´. Los rayos entonces divergen desde este punto como si hubiese un objeto en el mismo. Esta imagen se denomina imagen real debido a que la luz realmente emana del punto imagen y puede verse por un ojo situado a la izquierda de la imagen y que mire hacia el espejo. La figura 6.1.b muestra un haz de rayos luminosos que proceden de una fuente puntual P y se reflejan en un espejo plano. Después de la reflexión, los rayos divergen exactamente como si procediesen de un punto´ situado detrás del espejo dando lugar a una imagen virtual debido a que la luz no procede

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Lentes• .2.1 Imágenes formadas por refracción. La

formación de una imagen por refracción en una superficie esférica que separa dos medios con índices de refracción n1 y n2 se ilustra en la figura 6.7

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LENTES DELGADOS• LA INFORMACION MAS IMPORTANTE DE LA ECUACION PAR

LA REFRACCION en una superficie simple consiste en hallar la posición de la imagen formada por una lente siendo ésta un medio transparente de índice de refracción limitado por dos superficies esféricas de radios r 1y r 2y de espesor despreciable, lente delgada. Según la figura 6.9, si un objeto está a una distancia s de la primera superficie se puede encontrarse la distancia s1 de la imagen debido a la refracción aplicando

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Diagramas de rayos para las lentes• Como sucede con las imágenes formadas por los espejos, es

conveniente situar las imágenes dadas por las lentes mediante métodos gráficos. La figura 6.12 ilustra este método para lentes convergentes donde los rayos principales son: El rayo paralelo, que se dibuja paralelo al eje. Este rayo se desvía de modo que pasa por el segundo punto focal de la lente2.El rayo central, que pasa por el centro de la lente. Este rayo no sufre desviación dado que las caras de la lente son paralelas en este punto y la lente es delgada3.El rayo focal, que pasa por el primer punto focal. Este rayo emerge paralelo al eje

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Aberraciones• Cuando los rayos procedentes de un punto objeto

no se enfocan en un solo punto imagen, la imagen borrosa resultante del objeto se denomina aberración. Los motivos de las aberraciones suelen clasificarse en los siguientes tipos :

• Aberración esférica.

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Aberraciones

• Coma y astigmatismo. Son aberraciones propias de puntos fuera del eje óptico, que dan lugar a imágenes no puntuales del punto objeto, y motivadas por considerar rayos no paraxiales al igual que en la aberración esférica.

• Curvatura de imagen. Aún considerando que la imagen de un punto es otro punto, puede ocurrir que los puntos del plano objeto no están todos en el mismo plano imagen sino en una superficie curva produciendo una curvatura de la imagen

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Aberraciones• Distorsión. Da lugar a una imagen no semejante a la

forma del objeto y desmotivada por el hecho de que la amplificación lateral depende de la distancia de los puntos objeto al eje

• Aberración cromática. El hecho de que el índice de refracción de la lente depende de la longitud de onda, fenómeno que ya analizamos en el capítulo anterior y conocido como dispersión, produce aberraciones cuando trabajamos con luz no monocromática dado que la distancia focal depende de n. La figura ilustra este fenómeno al iluminar con luz formada por tres colores una lente