Fundamentos de Óptica: Espejos Esféricos, Planos y Sistemas de Lentes
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Fundamentos del Espejo Esférico
La reflexión puede considerarse un caso particular de refracción, en el que el rayo luminoso pasa de un medio de índice de refracción n a otro de refracción -n, ya que el rayo reflejado va de derecha a izquierda.
Las ecuaciones fundamentales son:
- n sen I = -n sen I
- n₂/s₂ - n₁/s₁ = (n₂ - n₁)/r
- -n₁/s₂ + 1/s₁ = 2/r
- f₁ = -r (n₁ / n₂ - n₁) = -r n / -2n = r/2
- f₂ = r n₂ / n₂ - n₁ = (r n / 2n) = r/2
- F₁ = f₂ = r/2
- 1/s₂ + 1/s₁ = 1/f
Espejo Plano
Para obtener la imagen de un espejo plano, se determinan las imágenes de los extremos del objeto. Desde cada punto extremo del objeto se traza una normal al espejo que retrocede sin desviarse, y otro rayo que incide sobre el espejo formando un ángulo y que se refleja formando el mismo ángulo. La imagen que se obtiene es virtual, derecha y del mismo tamaño.
Sistemas Ópticos Compuestos
Los instrumentos ópticos utilizan sistemas constituidos por varios dioptrios y reciben el nombre de sistemas ópticos compuestos. Los dioptrios suelen disponerse de manera que sus centros de curvatura estén en la misma línea recta, constituyendo un sistema óptico centrado.
Un sistema óptico centrado es una sucesión de dioptrios cuyos centros están en la misma línea recta, el eje óptico, que es el eje de simetría del sistema. Los sistemas ópticos compuestos centrados más usados son las lentes.
Lentes
Es bien conocido que las gafas y lentillas corrigen los defectos de la visión, pero también se usan lentes en máquinas fotográficas, prismáticos, microscopios, telescopios, etcétera. Una lente es un sistema óptico compuesto centrado formado por dos dioptrios, uno de los cuales al menos es esférico, y en el que los dos medios refringentes extremos tienen el mismo índice de refracción.
Clasificación de las lentes
- Convergentes: Son más gruesas en el centro que en sus extremos. Según su forma pueden ser biconvexas, plano-convexas y menisco convergente.
- Divergentes: Son más gruesas en sus extremos que en su centro. Según su forma se clasifican en bicóncavas, plano-cóncavas y menisco divergentes.
- Según su espesor:
- Delgadas: Si su espesor es despreciable en comparación con los radios de curvatura de sus dioptrios.
- Gruesas: Si su espesor es considerable.