CAPITULO II: Las imágenes y las lentes

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1 CAPITULO II: Las imágenes y las lentes CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES Las imágenes Propagación rectilínea de las luz Las imágenes estenopéicas Características de las imágenes estenopéicas Limitación a las imágenes estenopéicas: la diracción Como mejorar las imágenes estenopéicas: las lentes. 2.- Las Lentes Qué es una lente Tipos de lentes Lentes negativas o divergentes Lentes positivas o convergentes Círculos de conusión Construcción gráica de imágenes Distancias conjugadas actor de ampliación actor de ampliación y distancia ocal actor de ampliación y distancias conjugadas CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 2

2 1.1.- Propagación rectilínea de la luz La propagación rectilínea de la luz deine a esta como rayos que contienen partículas, denominadas d otones, que se mueven, en un medio homogéneo, con movimiento rectilíneo y uniorme. enómeno ondulatorio Haz de otones Cuando un objeto es iluminado por un manantial luminoso, desde d cada punto del objeto se releja parte de la luz que incide sobre él -en unción de las leyes de la relexión-, esto convierte a cada punto en un pequeño emisor luminoso. CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES Las imágenes estenopéicas Pantalla Si colocamos una pantalla situada rente a un sujeto iluminado recibirá un embrollo descontrolado de rayos de luz que se relejan de cada una de sus partes. Ahora bien, debido a la propagación rectilínea de la luz, si situamos un oriicio entre el sujeto y la pantalla, este oriicio restringirá los rayos provenientes de cada punto del sujeto ormando un cono luminoso de cada punto. La intersección de la base de estos conos luminosos con la pantalla, dará lugar a una imagen del objeto ormada por manchas luminosas. Pantalla Esta imagen que se caracteriza por estar poco deinida e invertida (de arriba abajo y de izquierda a derecha), recibe el nombre de imagen estenopéica CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 4

3 1.3.- Características de las imágenes estenopéicas Para obtener una imagen estenopéica necesitamos un dispositivo denominado cámara estenopéica o estenope. Una cámara estenopéica es una caja hermética a la luz y a la que se ha practicado un pequeño oriicio o estenopo para restringir los rayos de luz y así ormar las imágenes Estenope CARACTERÍSTICAS DE LAS IMÁGENES ESTENOÉICAS Deinición atenuada debido a las manchas de luz. Los objetos alejados del eje del oriicio, quedan algo desenocados y su imagen es menos luminosa, debido al mayor recorrido de los rayos de luz. Todo el sistema adolece de escasa luminosidad id d CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES Limitaciones de las imágenes estenopéicas Diracción El tamaño del oriicio es el actor clave para determinar la luminosidad y deinición de las imágenes estenopéicas. Mejorar la luminosidad y la deinición de las imágenes a través del diámetro del oriicio, es una tarea que nos presenta la siguiente contradicción: 1. El oriicio debe ser lo suicientemente pequeño como para que las manchas de luz no se solapen, lo cual produciría una pérdida considerable de deinición. 2. Pero si el oriicio es demasiado pequeño se producen eectos de diracción observándose, entonces, una pérdida en la deinición i ió de la imagen. CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 6

4 1.5.- Como mejorar las imágenes estenopéicas: las lentes Con oriicio La mejor manera de conseguir una imagen luminosa es intentar ta conseguir que el oriicio sea lo más grade posible. Pero para conseguir una imagen nítida el haz luminoso de cada punto del objeto debe converger hacia la pantalla en vez de seguir expandiéndose d (divergir). Esto se consigue cuando, a Con lente través de un trozo de cristal de caras no paralelas transparente, la luz se Haz de luz Haz de luz reracta; produciendo un divergente convergente cambio de dirección en el haz de luz. Es decir, a través de una lente Lente CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES Qué es una lente En un bloque de cristal de lados no paralelos, la reracción en la supericie del aire y del cristal origina un cambio completo de dirección. Una lente puede entenderse como un conjunto de bloques que desvían los rayos de luz hasta un oco común También, una lente puede deinirse como una masa de vidrio pulido limitada por dos supericies eséricas o por una supericie esérica y otra plana CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 8

5 2.2.- Tipos de lentes Negativas o divergentes Positivas o convergentes Una lente divergente o negativa tiene menor espesor en el centro que por los bordes. Las lentes divergentes tienen al menos una supericie cóncava Una lente convergente o positiva es más gruesa en el centro que en los bordes Las lentes convergentes tienen al menos una supericie convexa CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES Lentes divergentes o negativas = oco = Distancia ocal En una lente divergente o negativa los rayos de luz que inciden paralelos, se reractan alejándose (divergen) del eje óptico a partir de un punto () denominado oco. La distancia que hay desde el oco hasta el centro de la lente se denomina () distancia ocal y es un valor que hace reerencia al poder de reracción de la lente: a mayor distancia ocal menor poder de reracción y viceversa. TIPOS DE LENTES DIVERGENTES PLANO CÓNCAVA BICÓNCAVA MENISCO DIVERGENTE CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 10

6 Lentes convergentes o positivas = oco = Distancia ocal En una lente convergente o positiva los rayos de luz que inciden paralelos, se reractan acercándose (convergiendo) hacia el eje óptico a un punto () del mismo denominado oco. La distancia que hay desde el oco hasta el centro de la lente se denomina () distancia ocal y es un valor que hace reerencia al poder de reracción de la lente: a mayor distancia ocal menor poder de reracción y viceversa. TIPOS DE LENTES CONVERGENTES PLANO CONVEXA BICONVEXA MENISCO CONVERGENTE CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES Círculos de conusión Una lente convergente desvía los conos luminosos provenientes del sujeto hacia un punto o oco que es donde se encuentra la imagen de mayor nitidez del objeto proyectada por el objetivo y por consiguiente, el lugar donde debemos situar la pantalla de enoque para obtener una imagen enocada. Si la distancia de la lente a la pantalla de enoque es incorrecta las imágenes estarán ormadas por círculos de conusión de gran tamaño en vez de por puntos. Dando lugar a imágenes borrosas. Los círculos de conusión son manchas luminosas procedentes de cada punto objeto que, debido a su diámetro, conorman las imágenes no nítidas CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 12

7 2.4.- Construcción gráica de imágenes Dada una lente convergente delgada, con sus dos ocos, podemos construir gráicamente la posición y tamaño que va a tener la imagen enocada de un objeto dado a través de los siguientes rayos especíicos: 1. Un rayo que incida paralelo al eje óptico se reracta pasando por el oco posterior. 2. Un rayo que pase por el centro no sure desviación. 3. Un rayo que incida procedente del oco anterior se reracta en dirección paralela al eje CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES Distancias conjugadas Las distancias existentes entren el sujeto y la lente, y entre la lente y la imagen (conocidas como distancias conjugadas) siguen un esquema básico de orma que pueden relacionarse matemáticamente t a través de la siguiente i órmula: u v O I u v = distancia ocal de la lente u = conjugada del objeto v = conjugada de la imagen m = actor de ampliación O = tamaño lineal del objeto I = tamaño lineal de la imagen CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 14

8 actor de ampliación Se denomina actor de ampliación (m) a la relación entre el tamaño lineal de la imagen (I) y el tamaño lineal del objeto (O). Se da la circunstancia, por semejanza gráica, que esa relación es la misma que la que hay entre la distancia i conjugada de la imagen (v) y la distancia conjugada del objeto (u): m I O v u Cuando el tamaño de la imagen es inerior al tamaño del objeto el valor de m es inerior a 1; por el contrario cuando el tamaño de la imagen es superior al del objeto el valor de m es superior a 1. En unción del valor de m podemos hablar de distintas aplicaciones otográicas: m menor de 1 m de 1 a 10 m mayor de 10 otograía normal Macrootograía otomicrograía CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES actor de ampliación y distancia ocal Como ya hemos visto, la distancia ocal es una reerencia del poder de reracción de una lente. Si tenemos un objeto a una gran distancia de una lente convergente el tamaño de la imagen, que va a proyectar la lente, es proporcional a la distancia ocal: a mayor distancia ocal mayor tamaño de imagen y por ello mayor actor de ampliación. CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 16

9 actor de ampliación y distancias conjugadas La luz de un sujeto cercano alcanza la lente en orma de haz más convergente que la luz de un sujeto distante. Cuando el sujeto está cercano (u), la reracción producida por la lente es la misma pero para llegar a ormar una imagen enocada esta necesita una mayor distancia (v). Por otra parte, al ormarse la imagen más lejos de la lente, aumenta de tamaño y por consiguiente el actor de ampliación (m) también aumenta. CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES actor de ampliación y distancias conjugadas Distancia sujeto-objetivo (u) Ininito Entre ininito y 2 2 Entre 2 y menor de Distancia objetivo- imagen (v) Entre y 2 2 Entre 2 e ininito No puede ormar imagen Ininito No puede ormar imagen (imagen virtual) A partir de la órmula de las distancias conjugadas podemos determinar en que intervalos de distancias (v) ormará la lente las imágenes de un objeto. Como podemos ver en el esquema superior, a medida que el sujeto se acerca a la lente, la imagen enocada está más lejos de la lente y con un tamaño mayor CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 18