La luz optica y lentes (página 2)

La óptica
electromagnética: Considera a la luz como una onda
electromagnética, explicando así la reflectancia y
transmitancia, y los fenómenos de polarización y
anisotropía.

La óptica cuántica u
óptica física: Estudio cuántico de la
interacción entre las ondas electromagnéticas y la
materia, en el que la dualidad onda-corpúsculo
desempeña un papel crucial.

Óptica física:La
Óptica es la rama de la física que estudia el
comportamiento de la radiación electromagnética,
sus características y sus manifestaciones. Abarca el
estudio de la reflexión, la refracción, las
interferencias, la difracción y la formación de
imágenes y la interacción de la radiación
con la materia.

La óptica
física

La Óptica es la rama de la
física que estudia el comportamiento de la luz, sus
características y sus manifestaciones. Abarca el estudio
de la reflexión, la refracción, las interferencias,
la difracción, la formación de imágenes y la
interacción de la luz con la materia. En la Edad Antigua
se conocía la propagación rectilínea de la
luz y la reflexión y refracción. Dos
filósofos y matemáticos griegos escribieron
tratados sobre óptica, Empédocles y
Euclides.

Principios de la
óptica

En un sentido mucho más amplio, se considera
frecuentemente óptica al estudio y manejo de las
imágenes en general, aunque éstas no hayan sido
necesariamente formadas con luz o métodos ópticos
convencionales. Éste es el caso del procesamiento digital
de imágenes o de la tomografia computarizada, de las que
hablaremos en la sección sobre procesamiento digital de
imágenes.

La óptica, desde que se comenzó a estudiar
seriamente, ha desempeñado un papel muy importante en el
desarrollo del conocimiento científico y de la
tecnología. Los principales avances de la física de
nuestro siglo, como la teoría cuántica, la
relatividad o los láseres tienen su fundamento o
comprobación en algún experimento óptico.
Por otro lado, también los grandes avances
tecnológicos, como las modernas comunicaciones por fibras
ópticas, las aplicaciones de los láseres y de la
holografía tienen una base óptica.

Difracción: es la capacidad
de las ondas para cambiar la dirección alrededor de
obstáculos en su trayectoria, esto se debe a la propiedad
que tienen las ondas de generar nuevos frentes de onda.
Polarización: es la propiedad por la cual uno o más
de los múltiples planos en que vibran las ondas de luz se
filtra impidiendo su paso. Esto produce efectos como
eliminación de brillos. Naturaleza de la luz

Naturaleza de la
luz

• La energía radiante tiene una
  naturaleza dual, y obedece a leyes que pueden explicarse a
  partir de una corriente de partículas o paquetes de
  energía, los llamados fotones, o a partir de un tren
  de ondas transversales (Movimiento ondulatorio). El concepto
  de fotón se emplea para explicar las interacciones de
  la luz con la materia que producen un cambio en la forma de
  energía, como ocurre con el efecto
  fotoeléctrico o la luminiscencia. El concepto de onda
  suele emplearse para explicar la propagación de la luz
  y algunos de los fenómenos de formación de
  imágenes. En las ondas de luz, como en todas las ondas
  electromagnéticas, existen campos eléctricos y
  magnéticos en cada punto del espacio, que
  fluctúan con rapidez. Como estos campos tienen,
  además de una magnitud, una dirección
  determinada, son cantidades vectoriales. Los campos
  eléctrico y magnético son perpendiculares entre
  sí y también perpendiculares a la
  dirección de tamaño de la onda. La onda
  luminosa más sencilla es una onda senoidal pura,
  llamada así porque una gráfica de la intensidad
  del campo eléctrico o magnético trazada en
  cualquier momento a lo largo de la dirección de
  propagación sería la gráfica de un
  seno.

La luz visible

• La luz visible es sólo una
  pequeña parte del espectro electromagnético. En
  el espectro visible, las diferencias en longitud de onda se
  manifiestan como diferencias de color. El rango visible va
  desde, aproximadamente, 350 nm (nanómetros) el violeta
  hasta unos 760 nm el rojo, (1 mm = 1.000.000
  nanómetros). La luz blanca es una mezcla de todas las
  longitudes de onda visibles.

La velocidad de la luz

• La velocidad de la luz en las
  sustancias materiales es menor que en el vacío, y
  varía para las distintas longitudes de onda; este
  efecto se denomina dispersión. La relación
  entre la velocidad de la luz en el vacío y la
  velocidad de una longitud de onda determinada en una
  sustancia se conoce como índice de refracción
  de la sustancia para dicha longitud de onda. El índice
  de refracción del aire es 1,00029 y apenas
  varía con la longitud de onda. En la mayoría de
  las aplicaciones resulta suficientemente preciso considerar
  que es igual a 1.

Las leyes de reflexión y
refracción

• Las leyes de reflexión y
  refracción de la luz suelen deducirse empleando la
  teoría ondulatoria de la luz introducida. El principio
  de Huygens afirma que todo punto en un frente de ondas
  inicial puede considerarse como una fuente de ondas
  esféricas secundarias que se extienden en todas las
  direcciones con la misma velocidad

¿Qué son
lentes?

Las lentes son medios que dejan pasar la
luz y en el proceso los rayos de luz se refractan de acuerdo a la
ley de la refracción. De acuerdo a su forma tenemos los
siguientes:

Las lentes convergentes refractan los rayos
paralelos hacia un punto llamado foco, o sea convergen en el
foco:

Las lentes divergentes refractan los rayos
de luz paralelos en dirección del primer foco:

Las superficies curvas de las lentes suelen
ser esférica, cilíndrica o parabólica, Las
superficies esféricas son las más fáciles de
hacer por eso son las mas comunes.

La construcción de la imagen en los
lentes se hace siguiendo la ley de la refracción vista en
las dos graficas anteriores. Para esto utilizaremos tres rayos
notables y utilizaremos la siguiente
representación:

Las líneas rojas son los rayos de
luz que parten del objeto y se refractan en la lente, como los
rayos no se unen en ningún punto entonces se prolongan en
dirección contraria que son las líneas azules y se
unen para formar la imagen virtual, derecha y
reducida.

De acuerdo a como se forman las
imágenes se tiene lo siguiente:

Las ecuaciones que cumplen las lentes son
las mismas que las de los espejos

Donde la imagen es negativa si esta del
lado del objeto, si esta al otro lado será positiva, la
distancia focal será positiva si es una lente convergente
y negativa si es divergente.

Autor:

Diego Murillo