Parte Terica

Lentes:

Una lente es un objeto transparente que altera la forma de un frente de ondas que pasa a travs de l. Las lentes generalmente se construyen de vidrio y se les da forma de tal modo que la luz refractada forme imgenes similares a las que ya hemos estudiado en el caso de los espejos. Quien haya examinado objetos a travs de un vidrio de aumento, observado objetos distantes por medio de un telescopio, o tenga experiencia en fotografa, tiene conocimientos sobre los efectos que tienen las lentes sobre la luz.

La forma ms sencilla de entender cmo funcionan las lentes consiste en considerar la refraccin de la luz mediante prismas. Cuando la ley de Snell se aplica a cada superficie de un prisma, la luz se desva hacia la normal cuando entra a un prisma y se aleja de ella cuando sale del prisma. El efecto, en cualquier caso, es provocar que el haz de luz se desve hacia la base del prisma. Los rayos de luz permanecen paralelos debido a que tanto la superficie de entrada como la de salida son planas y forman ngulos iguales con todos los rayos que pasan por el prisma. Por lo tanto, un prisma simplemente altera la direccin de un frente de onda.

Supongamos que colocamos dos prismas base con base como en el caso (a). La luz incidente que viene de la izquierda va a converger, pero no se reunir en un foco. Para enfocar los rayos de luz en un punto, los rayos extremos deben ser desviados ms que los rayos centrales. Esto se consigue tallando las superficies de modo que tengan una seccin transversal uniformemente curvada, como indica la figura 50(b). Una lente que conduzca un haz de luz paralelo a un foco puntual en la forma mencionada se llama lente convergente

Las superficies curvas de la lente pueden tener cualquier forma regular, por ejemplo esfrica, cilndrica o parablica. Puesto que las superficies esfricas son ms fciles de fabricar, la mayora de las lentes se construyen con dos superficies esfricas. La lnea que une el centro de las dos esferas se conoce como eje de las lentes.

Un segundo tipo de lente se puede construir fabricando los bordes ms gruesos que la parte media, como muestra la figura 52. Los rayos de luz paralelos que pasan a travs de ese tipo de lentes se desvan hacia la parte gruesa, provocando que el haz se vuelva divergente. La proyeccin de los rayos de luz refractados muestra que la luz parece provenir de un punto focal virtual ubicado frente a la lente.

LONGITUD FOCAL Y LA ECUACIN DEL FABRICANTE DE LENTES

Una lente se considera "delgada" si su espesor es pequeo comparado con sus otras dimensiones. Al igual que en el caso de los espejos, la formacin de imgenes por lentes delgadas es una funcin de la longitud focal; sin embargo, hay diferencias importantes. Una diferencia obvia es que la luz puede pasar a travs de una lente en dos direcciones. Esto da por resultado dos puntos focales para cada lente, como se muestra en la figura para una lente convergente, y para una lente divergente. La primera tiene un foco real F, y la ltima tiene un foco virtual F'. La distancia entre el centro ptico de una lente y el foco en cualquier lado de la lente es la longitud focal f.

FORMACION DE IMGENES MEDIANTE LENTES DELGADAS

Para entender cmo se forman las imgenes por medio de lentes, hay que introducir ahora mtodos de trazado de rayos similares a los que se estudiaron para los espejos esfricos. El mtodo consiste en trazar dos o ms rayos a partir de un punto seleccionado sobre el objeto y utilizar el punto de interseccin como la imagen de ese punto. Puede considerarse que la desviacin completa de un rayo que pasa a travs de una lente delgada se lleva a cabo en un plano a travs del centro de la lente. Anteriormente se hizo notar que una lente tiene dos puntos focales. Definimos el primer punto focal F1 como el que se localiza del mismo lado de la lente donde incide la luz. El segundo punto focal F2 se localiza en el lado opuesto o ms distante de la lente. Con estas definiciones en mente, hay tres rayos principales que se pueden trazar fcilmente a travs de la lente. Estos rayos se ilustran en la figura 57 para una lente convergente y en la figura 58 pata una lente divergente:

Rayo 1 Es un rayo paralelo al eje que pasa a travs del segundo punto focal F 2 de una lente convergente o que parece provenir del primer punto focal F1 de una lente divergente.

Rayo 2 Un rayo que pasa a travs del primer punto focal F I de una lente convergente o avanza hacia el segundo punto focal F z de una lente divergente se retracta paralelamente al eje de la lente.

Rayo 3 Un rayo que pasa a travs del centro geomtrico de una lente no se desva.

La interseccin de cualquiera de estos rayos (o sus extensiones) que provienen de un objeto puntual, representa la imagen de ese punto. Puesto que una imagen real producida por una lente se forma mediante rayos de luz que en realidad pasan a travs de la lente, una imagen real siempre se forma del lado de la lente opuesto al objeto. Una imagen virtual aparecer del mismo lado de la lente donde se encuentra el objeto. Para ilustrar el mtodo grfico y, al mismo tiempo, entender la formacin de diversas imgenes mediante lentes, consideraremos algunos ejemplos. Las imgenes formadas por una lente convergente se aprecian en la figura siguiente para las siguientes posiciones del objeto: (a) Objeto localizado a una distancia de ms del doble de la longitud focal. Se forma una imagen real, invertida y menor entre F2 y 2F2 en el lado opuesto de la lente. (b) El objeto est a una distancia igual al doble de la longitud focal. Una imagen real, invertida, del mismo tamao se ubica en 2F2 en el lado opuesto de la lente. (c) El objeto se localiza a una distancia entre una y dos longitudes focales de la lente. Se forma una imagen real, invertida y mayor, ms all de 2F2 del lado opuesto de la lente. (d) El objeto est en el primer punto focal F1. No se forma imagen. Los rayos refractados son paralelos. (e) El objeto se encuentra dentro del primer punto focal. Se forma una imagen virtual, erecta (derecha) y mayor, del mismo lado de la lente donde se encuentra el objeto. Observe que las imgenes formadas por una lente convexa son similares a las que se forman mediante espejos cncavos. Esto se debe a que ambos hacen converger la luz. Puesto que las lentes cncavas divergen la luz, es de esperarse que formen imgenes similares a las que forman los espejos divergentes (espejo convexo). Para evitar confusiones, es conveniente identificar las lentes y los espejos como convergentes o divergentes. Las lentes divergentes con frecuencia se emplean para neutralizar el efecto de las lentes convergentes.