CAPITULO II: Las imágenes y las lentesg y

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 1

1.- Las imágenes

1.1.- Propagación rectilínea de las luz.

1.2.- Las imágenes estenopéicas.

1 3 Características de las imágenes estenopéicas1.3.- Características de las imágenes estenopéicas

1.4.- Limitación a las imágenes estenopéicas: la difracción.

1.5.- Como mejorar las imágenes estenopéicas: las lentes.j g

2.- Las Lentes

2.1.- Qué es una lente

2 2 i d l2.2.- Tipos de lentes

2.2.1.- Lentes negativas o divergentes

2.2.2.- Lentes positivas o convergentes2.2.2. Lentes positivas o convergentes

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 focal2.4.3.- Factor de ampliación y distancia focal

2.4.4.- Factor de ampliación y distancias conjugadas

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 2

1.1.- Propagación rectilínea de la luz1.1. Propagación rectilínea de la luz

La propagación rectilínea de la luz define a esta como rayos que i í l d i d fcontienen partículas, denominadas fotones, que se mueven, en un

medio homogéneo, con movimiento rectilíneo y uniforme.

F ó d l t iFenómeno ondulatorio

Haz de fotones

Cuando un objeto es iluminado por ti l l i d dun manantial luminoso, desde

cada punto del objeto se refleja parte de la luz que incide sobre él en función de las leyes de la-en función de las leyes de la

reflexión-, esto convierte a cada punto en un pequeño emisor luminoso

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luminoso.

1.2.- Las imágenes estenopéicas1.2. Las imágenes estenopéicas

Si colocamos una pantalla situada frente a un sujeto iluminado recibiráfrente a un sujeto iluminado recibirá un embrollo descontrolado de rayos de luz que se reflejan de cada una de sus partes.

Pantalla

Ahora bien, debido a la propagación rectilínea de la luz, si situamos un orificio entre el sujeto y la pantalla, j y p ,este orificio restringirá los rayos provenientes de cada punto del sujeto formando un cono luminoso de cada punto.de cada punto.

La intersección de la base de estos conos luminosos con la pantalla, d á l i d l bj tdará lugar a una imagen del objeto formada por manchas luminosas.

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

Pantalla

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 4

imagen estenopéica

1.3.- Características de las imágenes estenopéicas1.3. Características de las imágenes estenopéicas

Para obtener una imagen estenopéicanecesitamos un dispositivo denominado á é

pcámara estenopéica o estenope.

Una cámara estenopéica es una caja hermética a la luz y a la que se ha practicadohermética 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

• Definición atenuada debido a

CARACTERÍSTICAS DE LAS IMÁGENES ESTENOÉICAS

• Definición atenuada debido a las manchas de luz.

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

• Todo el sistema adolece de l i id d

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escasa luminosidad

1.4.- Limitaciones de las imágenes estenopéicas1.4. Limitaciones de las imágenes estenopéicas

El tamaño del orificio es el factor clave para determinar la luminosidad y definición de las imágenes estenopéicas.g p

Mejorar la luminosidad y la definición de las imágenes a través del diámetro del orificio, es una tarea que nos presenta la siguienteuna tarea que nos presenta la siguiente contradicción:

1. El orificio debe ser lo suficientemente1. 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 d fi i ió d l ila definición de la imagen.

Difracción

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 6

1.5.- Como mejorar las imágenes estenopéicas:l l tlas lentes

La mejor manera de conseguir una imagen luminosa es intentar conseguir que el te ta co segu que eorificio sea lo más grade posible.

P iCon orificio

Pero para conseguir una imagen nítida el haz luminoso de cada punto del objeto debe converger hacia la pantalla en

d i dié dvez de seguir expandiéndose (divergir).

Esto se consigue cuando aEsto se consigue cuando, a través de un trozo de cristal de caras no paralelas transparente, la luz se refracta; produciendo un

Con lente

H d l H d l refracta; produciendo un cambio de dirección en el haz de luz. Es decir, a través de una lente

Haz de luz divergente

Haz de luz convergente

Lente

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 7

2.1.- Qué es una lente2.1. Qué es una lente

En un bloque de cristalEn un bloque de cristal de lados no paralelos, la refracción en la superficie del aire y del cristal origina un cambiocristal origina un cambio completo de dirección.

Una lente puede pentenderse 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 dospulido limitada por dos superficies esféricas o por una superficie esférica y otra plana

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 8

2.2.- Tipos de lentes2.2. Tipos de lentes

Positivas o convergentesNegativas o divergentes gg g

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

Una lente convergente o positiva es más gruesa en el centro que en los bordesen el centro que por los

bordes.

Las lentes divergentes tienen

el centro que en los bordes

Las lentes convergentes tienen al menos unaLas lentes divergentes tienen

al menos una superficie cóncava

tienen al menos una superficie convexa

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 9

2.2.1.- Lentes divergentes o negativas2.2.1. Lentes divergentes o negativas

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

FLa 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

F

y q pde refracción de la lente: a mayor distancia focal menor poder de refracción y viceversa.f

F focoF = foco

f = Distancia Focal

TIPOS DE LENTES DIVERGENTESTIPOS DE LENTES DIVERGENTESTIPOS DE LENTES DIVERGENTESTIPOS DE LENTES DIVERGENTES

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 10

PLANO CÓNCAVAPLANO CÓNCAVA BICÓNCAVABICÓNCAVA MENISCO DIVERGENTEMENISCO DIVERGENTE

2.2.2.- Lentes convergentes o positivas2.2.2. Lentes convergentes o positivas

En una lente convergente o positiva los rayos g p yde luz que inciden paralelos, se refractan acercándose (convergiendo) hacia el eje óptico a un punto (F) del mismo denominado foco.

FLa 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

F

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 fF = foco

f = Distancia Focal

TIPOS DE LENTES CONVERGENTESTIPOS DE LENTES CONVERGENTESTIPOS DE LENTES CONVERGENTESTIPOS DE LENTES CONVERGENTES

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 11

PLANO CONVEXAPLANO CONVEXA BICONVEXABICONVEXA MENISCO CONVERGENTEMENISCO CONVERGENTE

2.3.- Círculos de confusión2.3. Círculos de confusión

Una lente convergente desvía los conosUna 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 enfocadauna imagen enfocada.

Si la distancia de la lente a la pantalla de enfoque es incorrecta las imágenesenfoque es incorrecta las imágenes estarán formadas por círculos de confusión de gran tamaño en vez de por puntos. Dando lugar a imágenes borrosas.g g

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

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 12

2.4.- Construcción gráfica de imágenes

11

2

3

FF

Dada una lente convergente delgada con sus dos focos podemos construirDada una lente convergente delgada, con sus dos 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. Un rayo que incida paralelo al eje óptico se refracta pasando por el foco posterior.2. Un rayo que pase por el centro no sufre desviación.3. Un rayo que incida procedente del foco anterior se refracta en dirección paralela al

eje

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 13

eje

2.4.1.- Distancias conjugadas2.4.1. Distancias conjugadasLas 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

d l i t áti t t é d l i i t fó l

1 11

pueden relacionarse matemáticamente a través de la siguiente fórmula:

fvu

FO

f

F

FO

I

u v

f = distancia focal de la lente m = factor de ampliaciónf distancia focal de la lente

u = conjugada del objeto

v = conjugada de la imagen

m factor de ampliación

O = tamaño lineal del objeto

I = tamaño lineal de la imagen

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 14

2.4.2.- Factor de ampliación2.4.2. Factor de ampliaciónSe 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

l ió l i l h t l di t i j d d l i ( )

vI

esa relación es la misma que la que hay entre la distancia conjugada de la imagen (v) y la distancia conjugada del objeto (u):

u

v

O

I m

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

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 15

2.4.3.- Factor de ampliación y distancia focal2.4.3. Factor de ampliación y distancia focal

C h i• Como ya hemos visto, la distancia focal es una referencia del poder de refracción depoder de refracción de una lente.

• Si tenemos un objeto a• 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: adistancia focal: a mayor distancia focal mayor tamaño de imagen y por ello mayor factor de ampliación.

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 16

2.4.4.- Factor de ampliación y distancias conjugadas2.4.4. 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 distanteque la luz de un sujeto distante.

Cuando el sujeto está cercano (u), la refracción producida por la lente es la i ll f i f d t itmisma pero para llegar a formar una imagen enfocada esta necesita 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.

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 17

2.4.4.- Factor de ampliación y distancias conjugadas2.4.4. Factor de ampliación y distancias conjugadas

Distanciasujeto-objetivo (u)

Distanciaobjetivo- imagen (v)

Infinito f

A partir de la fórmula de las distancias conjugadas podemos determinar en que

l d d ( )Entre infinito y 2f Entre f y 2f

2f 2f

intervalos de distancias (v) formará la lente las imágenes de un objeto.

Entre 2f y f Entre 2f e infinito

f No puede formar imagen

Como podemos ver en el esquema superior, a medida

Infinito

menor de f No puede formar imagen(imagen virtual)

que el sujeto se acerca a la lente, la imagen enfocada está más lejos de la lente y con un

ñ

CAPITULO II: LAS IMÁGENES Y LAS LENTES 18

( g )tamaño mayor