CAPITULO II: Las imágenes g y las lentes

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES

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1.- Las imágenes 1.1.- Propagación rectilínea de las luz. 1.2.- Las imágenes estenopéicas. 1 3 Características de las imágenes estenopéicas 1.3.1.4.- Limitación a las imágenes estenopéicas: la difracción. 1.5.- Como mejorar j las imágenes g estenopéicas: las lentes. 2.- Las Lentes 2.1.- Qué es una lente 2 2 Tipos 2.2.i de d lentes l 2.2.1.- Lentes negativas o divergentes 2.2.2.- Lentes positivas o convergentes 2.2.2. 2.3.- Círculos de confusión 2.4.- Construcción gráfica de imágenes 2.4.1.- Distancias conjugadas 2.4.2.- Factor de ampliación 2 4 3 Factor de ampliación y distancia focal 2.4.3.2.4.4.- Factor de ampliación y distancias conjugadas

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1.1..- Propagación rectilínea de la luz La propagación rectilínea de la luz define a esta como rayos que contienen i partículas, í l denominadas d i d fotones, f que se mueven, en un medio homogéneo, con movimiento rectilíneo y uniforme.

F ó Fenómeno ondulatorio d l t i Haz de fotones

Cuando un objeto es iluminado por un manantial ti l luminoso, l i desde d d cada punto del objeto se refleja parte de la luz que incide sobre él -en en función de las leyes de la reflexión-, esto convierte a cada punto en un pequeño emisor luminoso luminoso. CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES

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1.2..- Las imágenes estenopéicas Pantalla

Si colocamos una pantalla situada frente a un sujeto iluminado recibirá un embrollo descontrolado de rayos de luz que se reflejan de cada una de sus partes. Ahora bien, debido a la propagación rectilínea de la luz, si situamos un j y la pantalla, p , orificio entre el sujeto este orificio restringirá los rayos provenientes de cada punto del sujeto formando un cono luminoso de cada punto. La intersección de la base de estos conos luminosos con la pantalla, d á lugar dará l a una imagen i del d l objeto bj t formada por manchas luminosas.

Pantalla

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Esta imagen que se caracteriza por estar poco definida e invertida (de arriba abajo y de izquierda a derecha), recibe el nombre de imagen estenopéica 4

1.3..- Características de las imágenes estenopéicas Para obtener una imagen estenopéica p denominado necesitamos un dispositivo cámara á estenopéica é o estenope. Una cámara estenopéica es una caja hermética a la luz y a la que se ha practicado un pequeño orificio o estenopo para restringir los rayos de luz y así formar las imágenes

Estenope

CARACTERÍSTICAS DE LAS IMÁGENES ESTENOÉICAS

•

Definición atenuada debido a las manchas de luz.

•

Los objetos alejados del eje del orificio, quedan algo desenfocados y su imagen es menos luminosa, debido al mayor recorrido de los rayos de luz.

•

Todo el sistema adolece de escasa luminosidad l i id d

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1.4..- Limitaciones de las imágenes estenopéicas

El tamaño del orificio es el factor clave para determinar la luminosidad y definición de las g estenopéicas. p imágenes Mejorar la luminosidad y la definición de las imágenes a través del diámetro del orificio, es una tarea que nos presenta la siguiente contradicción: 1. El orificio debe ser lo suficientemente pequeño como para que las manchas de luz no se solapen, lo cual produciría una pérdida considerable de definición. 2. Pero si el orificio es demasiado pequeño se producen efectos de difracción observándose, entonces, una pérdida en l definición la d fi i ió de d la l imagen. i Difracción

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1.5.- Como mejorar las imágenes estenopéicas: l lentes las l t La mejor manera de conseguir una imagen luminosa es te ta conseguir co segu que e el intentar orificio sea lo más grade posible. Con orificio

Pero para conseguir P i una imagen nítida el haz luminoso de cada punto del objeto debe converger hacia la pantalla en vez de d seguir i expandiéndose dié d (divergir). Con lente

H d Haz de lluz divergente

H d Haz de lluz convergente Lente

Esto se consigue cuando cuando, a través de un trozo de cristal de caras no paralelas transparente, la luz se refracta; produciendo un cambio de dirección en el haz de luz. Es decir, a través de una lente

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2.1..- Qué es una lente En un bloque de cristal de lados no paralelos, la refracción en la superficie del aire y del cristal origina un cambio completo de dirección. p Una lente puede entenderse como un conjunto de bloques que desvían los rayos de luz hasta un foco común

También, una lente puede definirse como una masa de vidrio pulido limitada por dos superficies esféricas o por una superficie esférica y otra plana

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2.2..- Tipos de lentes Negativas g o divergentes g

Positivas o convergentes g

Una lente divergente o negativa tiene menor espesor en el centro que por los bordes.

Una lente convergente o positiva es más gruesa en el centro que en los bordes Las lentes convergentes tienen al menos una superficie convexa

Las lentes divergentes tienen al menos una superficie cóncava

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2.2.1..- Lentes divergentes o negativas En una lente divergente o negativa los rayos de luz que inciden paralelos paralelos, se refractan alejándose (divergen) del eje óptico a partir de un punto (F) denominado foco .

F

La distancia que hay desde el foco hasta el centro de la lente se denomina (f) distancia focal y es un valor q que hace referencia al poder p de refracción de la lente: a mayor distancia focal menor poder de refracción y viceversa.

f F = foco f = Distancia Focal

TIPOS DE LENTES DIVERGENTES

PLANO CÓNCAVA

BICÓNCAVA

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MENISCO DIVERGENTE 10

2.2.2..- Lentes convergentes o positivas

F

En una lente convergente g o positiva p los rayos y de luz que inciden paralelos, se refractan acercándose (convergiendo) hacia el eje óptico a un punto (F) del mismo denominado foco. La distancia que hay desde el foco hasta el centro de la lente se denomina (f) distancia focal y es un valor que hace referencia al poder de refracción de la lente: a mayor distancia focal menor poder de refracción y viceversa.

f F = ffoco f = Distancia Focal

TIPOS DE LENTES CONVERGENTES

PLANO CONVEXA

BICONVEXA

MENISCO CONVERGENTE

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2.3..- Círculos de confusión Una lente convergente desvía los conos luminosos provenientes del sujeto hacia un punto o foco 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 enfoque para obtener una imagen enfocada. enfocada Si la distancia de la lente a la pantalla de enfoque es incorrecta las imágenes estarán formadas por círculos de confusión

de gran tamaño en vez de por puntos. Dando lugar g a imágenes g borrosas.

Los círculos de confusión son manchas luminosas procedentes de cada punto objeto que, debido a su diámetro, conforman las imágenes no nítidas

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2.4.- Construcción gráfica de imágenes 1 2 F

F 3

Dada una lente convergente delgada, delgada con sus dos focos, focos podemos construir gráficamente la posición y tamaño que va a tener la imagen enfocada de un objeto dado a través de los siguientes rayos específicos: 1. 2. 3.

Un rayo que incida paralelo al eje óptico se refracta pasando por el foco posterior. Un rayo que pase por el centro no sufre desviación. Un rayo que incida procedente del foco anterior se refracta en dirección paralela al eje

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2.4.1..- 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 forma que pueden d relacionarse l i matemáticamente t áti t a través t é de d la l siguiente i i t fórmula: fó l

1 1 1   u v f f F

O F

u

I

v

f = distancia focal de la lente

m = factor de ampliación

u = conjugada del objeto

O = tamaño lineal del objeto

v = conjugada de la imagen

I = tamaño lineal de la imagen

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2.4.2..- Factor de ampliación Se denomina factor 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 gráfica, que esa relación l ió es la l misma i que la l que hay h entre t la l distancia di t i conjugada j d de d la l imagen i (v) y la distancia conjugada del objeto (u):

I v m  O u Cuando el tamaño de la imagen es inferior al tamaño del objeto el valor de m es inferior 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 función del valor de m podemos hablar de distintas aplicaciones fotográficas: m menor de 1

Fotografía normal

m de 1 a 10

Macrofotografía

m mayor de 10

Fotomicrografía

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2.4.3..- Factor de ampliación y distancia focal

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•

Como ya hemos C h visto, i la distancia focal es una referencia del poder de refracción 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 focal: a mayor distancia focal mayor tamaño de imagen y por ello mayor factor de ampliación.

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2.4.4..- Factor de ampliación y distancias conjugadas La luz de un sujeto cercano alcanza la lente en forma de haz más convergente que la luz de un sujeto distante distante. Cuando el sujeto está cercano (u), la refracción producida por la lente es la misma i pero para llegar ll a formar f una imagen i enfocada f d esta t necesita it una mayor distancia (v). Por otra parte, al formarse la imagen más lejos de la lente, aumenta de tamaño y por consiguiente el factor de ampliación (m) también aumenta.

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2.4.4..- Factor de ampliación y distancias conjugadas

Distancia sujeto-objetivo (u)

Distancia objetivo- imagen (v)

Infinito

f

Entre infinito y 2f

Entre f y 2f

2f

2f

Entre 2f y f

Entre 2f e infinito

f

No puede formar imagen Infinito

menor de f

No puede formar imagen ((imagen g virtual))

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A partir de la fórmula de las distancias conjugadas podemos determinar en que intervalos l de d distancias d (v) formará 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 enfocada está más lejos de la lente y con un tamaño ñ mayor 18