El Ojo Humano

Lentes delgadas (IES La Magdalena.Avilés. Asturias, Modificado)

Una lente es un sistema óptico limitado por dos dioptrios de los cuales uno, al menos, es esférico.
La desviación del rayo es consecuencia de la refracción en ambos dioptrios, aunque en las lentes delgadas se considera que la desviación del rayo tiene lugar en el centro de la lente.
Izquierda: lentedivergente (bicóncava)
Derecha: lente convergente (biconvexa)



En las lentes convergentes los rayos se refractan y emergen aproximándose al eje de la lente.
En las divergentes el rayo emerge alejándose del eje de la lente.
El que una lente sea convergente o divergente depende de su geometría.
Lentes divergentes
Lentes convergentes

Los focos de una lente son puntos característicos delas mismas, que están situados simétricamente respecto del centro de la lente.
Una lente tiene dos focos: el foco objeto y el foco imagen (ver figura).
* El foco objeto (f) es un punto del eje óptico tal que todo rayo que incide en la lente pasando por él se refracta paralelamente al eje de la lente (imagen en el infinito)
* El foco imagen (f') es el punto del eje óptico por el quepasa todo rayo refractado resultado de una incidencia paralela al eje de la lente.
* En una lente convergente el foco objeto se sitúa a la izquierda y el foco imagen a la derecha.
* Foco objeto
Foco imagen
Lente convergente
Centro óptico
Eje óptico
En una lente divergente el foco objeto se sitúa a la derecha y el foco imagen a la izquierda.

Si suponemos que el espesor de la lentees pequeño (lentes delgadas) se pueden considerar los siguientes rayos característicos
* Cualquier rayo paralelo al eje de la lente se refracta pasando por el foco imagen.
* Todo rayo que incida pasando por el foco objeto se refracta paralelamente al eje de la lente.
* Cualquier rayo que incida pasando por el centro de la lente no sufre refracción alguna.

La ecuación que relacionadistancia objeto (s), distancia imagen (s') y distancia focal imagen (f'), para las lentes delgadas es:

* En los esquemas la luz se propaga de izquierda a derecha.
* Las distancias tienen signo positivo si se miden hacia la derecha del centro óptico y negativo cuando se miden hacia la izquierda.
* Las distancia medidas en vertical (altura del objeto y de la imagen) se consideranpositivas si se miden hacia arriba del eje óptico y negativas cuando se miden hacia abajo.

Se define la potencia de una lente como la inversa de su distancia focal imagen.
La potencia de una lente está relacionada con su capacidad para hacer converger o divergir los rayos de luz. A mayor potencia mayor capacidad de convergencia o divergencia de los rayos. Las lentes con mayor potencia tienen unadistancia focal corta.
La unidad en el Sistema Internacional es la dioptría (D) que se define como la potencia de una lente que tenga un metro de distancia focal
Para sistemas formados por varias lentes la potencia se obtiene sumando la potencia de las lentes que integran el sistema.

Para calcular el aumento lateral de la imagen formada por una lente:

Las imágenes en las lentes delgadasse obtienen a partir del trazado de los rayos característicos. La imagen se formará en el punto en el que se corten los rayos (imagen real) o sus prolongaciones (imagen virtual)

Rayos característicos en lentes
* Rayo paralelo al eje se refracta pasando por el foco imagen (f').
* Rayo que pasa por el centro óptico de la lente, no se refracta.
* Rayo que pasa por el foco objeto (f)se refracta paralelo al eje.

Ejemplo
Usando una lente convergente con distancias focales f = f ' = 4.0 cm, mediante un diagrama de rayos, determine la posición y el aumento lateral de la imagen que produce dicha lente de un objeto de 1.5 cm de altura situado perpendicularmente al eje óptico a 6.0 cm de la lente y expónganse las características de dicha imagen.
Solución:

Imagen real,...