INSTRUMENTOS ÓPTICOS ÓPTICA GEOMÉTRICA
FÍSICA 2º BACHILLERATO
INSTRUMENTOS ÓPTICOS:
La ÓPTICA GEOMÉTRICA se ocupa de los fenómenos ópticos que pueden ser interpretados considerando únicamente que la luz está constituida por rayos rectilíneos que proceden de un foco emisor. Con esta idea se pueden explicar los fundamentos de los dispositivos ópticos como la cámara oscura, fotográfica, lupa y aparatos más complicados como microscopios y telescopios.
- ÓPTICA GEOMÉTRICA Y LUZ. DEFECTOS DEL OJO
- LENTES. ECUACIÓN FUNDAMENTAL DE LAS LENTES DELGADAS
- FOCOS Y DISTANCIAS FOCALES EN LAS LENTES. POTENCIA DE UNA LENTE. CONSTRUCCIÓN DE IMÁGENES EN LAS LENTES
- TIPOS DE LENTES habituales en ejercicios de óptica geométrica para Física de Bachillerato.
- Ejercicios de óptica geométrica, con las soluciones: EJERCICIOS ÓPTICA
LA CÁMARA OSCURA:
Se puede considerar el origen de la cámara fotográfica y consiste en una caja hueca de paredes opacas, ennegrecidas en su interior con un orificio muy pequeño en el centro de una de sus caras.
Su efectividad es consecuencia de la propagación rectilínea de la luz.
Por el orificio penetran los rayos de luz que proceden de un objeto exterior. Las prolongaciones de los rayos que atraviesan el orificio forman una imagen invertida del objeto en la pared de enfrente del orificio, que se puede diseñar a modo de pantalla, donde si colocamos una placa sensible a la luz, es posible obtener una fotografía sin necesidad de usar una lente objetivo.
Cuanto más pequeño sea el orificio el cono de rayos incidentes es más estrecho y la imagen está mejor definida. Este orificio podemos considerar que se comporta como una lente convergente.
LA CÁMARA FOTOGRÁFICA:
En esencia es la evolución de la cámara oscura, donde en la pantalla hay película fotográfica o bien un sensor digital que registra la imagen, en las cámaras digitales actuales.
En lugar del origifio tiene una lente convergente, que moviéndola con algún dispositivo permite la obtención de una imagen nítida en el sensor o la película. Un diafragma controla la cantidad de luz que entra y un obturador limita el tiempo de exposiciónen que está entrando la luz.
Mediante un sistema de espejos se consigue además que la misma imagen que va a impresionar la película, aparezca en el visor para encuadrarla de manera adecuada.
Por otro lado se puede considerar que funciona como el ojo humano, donde la lente es el cristalino y la pantalla, sensor o película actúa como si fuera la retina.
A ninguno se nos escapa que hoy en día, en fotografía digital, la evolución de este instrumento ha sido espectacular.
LA LUPA:
Es una lente de aumento, que consiste en una lente convergente permitiendo ver los objetos de mayor tamaño que el natural. Se considera un microscopio simple.
Para ver con detalle un objeto de pequeño tamaño nos lo acercamos al ojo, para que la imagen sea mayor sobre la retina. El problema es que la condición del punto próximo limita nuestras posibilidades en este caso.
La lente convergente que hace de lupa la situacmos entre nosotros y el objeto que queremos ver. Debemos situar el objeto entre el foco de la lente y su centro óptico. Se obtendrá una imagen virgual, derecha y de mayor tamaño que aparece detrás del objeto.
EJERCICIO F2BE2753:
Disponemos de una lupa de 6,67 D. Para esta realidad:
a.- Hallar la distancia de la lupa a la que debe situarse un objeto de 2,5 mm de altura para que forme la imagen a 30 cm de la lupa.
b.- Hallar el tamaño de la imagen, así como el aumento de la lupa en esta situación.
SOLUCIÓN: 10 cm; 7,5 mm; 3
EL MICROSCOPIO:
O microscopio compuesto, está formado por dos lentes convergentes: la más próxima al objeto es el objetivo y la más cercana al ojo es el ocular. En este sistema óptico, se producen dos aumentos consecutivos.
La distancia focal del objetivo es pequeña y la del ocular debe ser mayor.
El objeto debe colocarse cerca del objetivo a una distnacia superior a su distancia focal. Se forma a través del objetivo una imagen real, invertida y de mayor tamaño que el objeto (primera amplificación).
Posteriormente y como consecuencia del ocular, la imagen final es invertida, virtual y de mayor tamaño.
En el esquema de la figura a continuación, debemos identificar que la primera amplificación está indicada según el diagramo de rayos en verde (objetivo), y la imagen final, a través de la intervención del ocular en azul.
Se constata que el aumento total de un microscopio es igual a:
A = – 0,25 · δ · Pobjetivo · Pocular
donde δ es el intervalo óptico (distancia entre el foco posterior del objetivo y el foco anterior del ocular) y P las potencias respectivas de las lentes.
EJERCICIO F2BE2754:
Tenemos un microscopio que dispone de un objetivo con una distancia focal de 1 cm y un ocular con una distancia focal del doble que la del objetivo. Hallar el aumento total del microscopio.
SOLUCIÓN: -262,5
EL TELESCOPIO:
De funcionamiento similar al microscopio, la distancia focal del objetivo debe ser mayor que la del ocular. Los objetos que pretendemos ver, se encuentran alejados a una distancia que consideramos infinita de la primera lente.