Optica Tema 1 Optica Geometrica 2010 11

Apuntes de Óptica

Fundamentos de Óptica

Curso 2010/11

TEMA 1
ÓPTICA GEOMÉTRICA

Prof. Dr. E. Gómez González
Departamento de Física Aplicada III
E.S.Ingenieros - Universidad de Sevilla

2º Ing. Telecom. CAMPOS
CAMPOSELECTROMAGNÉTICOS
ELECTROMAGNÉTICOS––ÓPTICA
ÓPTICA (TEMA 1 – Óptica Geométrica)

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E.G.G.DFA
DFAIII-ESI
III-ESI2010/11
2010/11
©©E.G.G.
UNIVERSIDAD
UNIVERSIDADDE
DESEVILLA
SEVILLATema 1: Óptica Geométrica
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Leyes básicas de la Óptica Geométrica: refracción y reflexión
Sistemas Ópticos
Aproximación paraxial
Dioptrio esférico
Lentes y sistemas
Aberraciones
Diafragmas y pupilas
El ojo humano
Espejos
Dispersión y prismas
La cámara fotográfica
Instrumentos ópticos: telescopios, microscopios y otros
Fibras ópticas

Estos Fundamentos de Óptica han sidoespecíficamente adaptados como Apuntes para el Curso de Óptica que imparte el autor
en la asignatura Campos Electromagnéticos de Ingeniería de Telecomunicación de la E.S.Ingenieros de la Universidad de Sevilla.
Se recomienda su utilización combinada con los demás materiales y referencias de la asignatura.
Propiedad Intelectual
Estos Apuntes, así como el material contenido en ellos, estánprotegidos por las normas vigentes de Propiedad Intelectual y únicamente pueden
destinarse al estudio personal. Para citar la información contenida en los mismos debe indicarse:
Gómez González, E.: Fundamentos de Óptica, Universidad de Sevilla 2009.
así como los datos específicos de cada obra detallados en las Referencias indicadas entre corchetes [].
[99] Gómez González, E.: Ecuaciones de evolución desingularidades asociadas a los frentes de onda. Relaciones
de dualidad en Óptica Geométrica, Tesis Doctoral, Universidad de Sevilla 1996.
Portada: Lente de Fresnel en Faro Marítimo. Museo de la Técnica, Viena, s.XIX.

2º Ing. Telecom. CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS – ÓPTICA

(TEMA 1 – Óptica Geométrica)

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© E.G.G. DFA III-ESI 2010/11
UNIVERSIDAD DE SEVILLA

Sistemas Ópticos: Elementos

[1]

• eje +plano meridional
• rayo: altura + ángulo
[1]

PROCESADO
Espacio de
Salida
(Espacio IMAGEN)

Espacio de
Entrada
(Espacio OBJETO)

¿Qué nos interesa?
Determinar la POSICIÓN y CARACTERÍSTICAS de la imagen:
• tipo: real / virtual
• orientación: directa / invertida
• tamaño: aumentada / reducida
Óptica de primer orden ↔ sistemas ideales
+ aberraciones
+ efectos de difracción (según λ)

[1]

→ Óptica deórdenes superiores ↔ sistemas reales

Criterio de signos: recomendamos seguir la
Society of Photooptical &
Instrumentation Engineering (SPIE):
Una superficie tiene radio de curvatura positivo si su centro de curvatura se
encuentra a la derecha del vértice (definido como la intersección de la superficie
con el eje óptico). Por supuesto, la concavidad o convexidad de una superficie
depende de "desdedónde se mire". En Óptica, en general, se consideran las
superficies "vistas desde el exterior", es decir, "desde donde incide la luz" (que,
recordemos, incide de izquierda a derecha, según el eje óptico).
Existen otros criterios (“americano”, “europeo”) usados en algunos ejemplos
para demostrar la validez y equivalencia de las ecuaciones.
2º Ing. Telecom. CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS – ÓPTICA

ÓpticaGaussiana:
• aplicación del espacio objeto en espacio imagen
• puntos / líneas / planos conjugados
• ecuaciones gaussianas / de Newton
• aproximación paraxial: ecuaciones lineales
válida en entorno del eje óptico
condición de estigmatismo: cada punto objeto da lugar
a un único punto imagen ↔ todos los rayos son paraxiales

(TEMA 1 – Óptica Geométrica)

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© E.G.G. DFA III-ESI 2010/11
UNIVERSIDAD DESEVILLA

[1]

Leyes básicas de la OG
1. Propagación rectilínea de los rayos
en medios homogéneos
2. Principio de superposición de los rayos
3. Ley de la reflexión
4. Ley de la refracción

Reflexión:
→ θincidente = θreflejado
→ tipos:

Especular y
Difusa
→ reflectancia (ρ) de
la interfase:
Flas. de Fresnel
En incidencia normal:
[4]

⎛ n − n1 ⎞
ρ = ⎜ 2
⎟
⎝ n 2 + n1 ⎠

2

Refracción: ley de Snell...