Instrumentos ópticos 2014

FÍSICA APLICADA

UNIDAD 3. Ondas y Radiaciones

GUÍA DE ESTUDIO
Complemento a la Unidad 3.3 LUZ

3.3.6 Introducción a los Instrumentos Ópticos

1. Instrumentos de 1 Lente
1.1. Imágenes Reales
1.1.1. El Proyector
Opera con el objeto (diapositiva) muy cerca de la lente convergente y la imagen se forma a gran
distancia de ella. Si h es el tamaño lateral del objeto y h’ el de la imagen, el aumentodel proyector
puede escribirse como:
𝑚=
Como para el proyector s ≈ f ⇒ 𝑚 ≅
El tamaño h’ puede aumentar:

ℎ′ 𝑠 ′
=
ℎ
𝑠

𝑠′
𝑓

a) si aumenta la distancia proyector-pantalla
b) usando una lente de f menor.

Ejemplo. Un proyector de diapositivas que tiene una lente de focal igual a 15 cm proyecta sobre una
pantalla que se encuentra a 4 m. ¿Cuál será la distancia entre la diapositiva y la lente? ¿Cuál esel
aumento de la diapositiva en la pantalla?
1 1 1
1
1
1
− = ⇒
− =
⇒ 𝑠 = −15,6 𝑐𝑚
′
𝑠
𝑠 𝑓
4 𝑚 𝑠 0,15 𝑚
𝑚=

𝑠′
4𝑚
=
= 26,7
𝑠 0,15 𝑚

1.1.2. La Cámara fotográfica
Forma la imagen de un objeto distante sobre un soporte fotosensible situado detrás y cerca de la lente
convergente. La focal de una cámara convencional es de 50 mm. Las cámaras de lente fija (por ejemplo
de un solo uso o sumergibles)tienen una distancia de enfoque óptima de unos 4 m. La mayoría de
cámaras tienen la lente móvil para permitir enfocar ajustando la distancia lente-soporte fotosensible. La
mayoría de las cámaras tradicionales (35 mm de ancho de película) pueden enfocar objetos como poco a
a 0,8 m de distancia con una lente de f = 50 mm. Es decir, s’ = 5,33 cm. Desde esa distancia en adelante
s’ = 5,00 cm, por lo quela distancia lente película puede variar en el intervalo de 3,3 mm.
El aumento de la cámara será:

FÍSICA APLICADA

UNIDAD 3. Ondas y Radiaciones

𝑚≅

ya que, en este caso, f ∼ s’ << s ⇒ m << 1

𝑓
𝑠

El tamaño de la imagen puede aumentar:
a) acercando la cámara al objeto
b) utilizando una lente de f mayor.

Teleobjetivo: f > 50 mm. El tamaño del teleobjetivo es grande porque la lente debe situarsea la
distancia focal del soporte fotosensible. Por ejemplo, 300 mm. Sirve para captar imágenes a gran
distancia.
Gran angular: f < 50 mm. El aumento es menor que en una lente normal pero tiene un campo de
visión más amplio, es decir, mayor ángulo subtendido.

Ejemplo. Calcular el tamaño de la imagen de un hombre de 2,00 m de alto que está de pie a 20 m de
una cámara de focal 50 mm.
𝑚=

𝑠′
5 𝑐𝑚
== 0,0025
𝑠 200 𝑐𝑚

Como por otra parte,
𝑚=

ℎ′
ℎ′
=
= 0,0025 ⇒ ℎ′ = 5 𝑚𝑚
ℎ
2,00 𝑚

1.1.3. La Fotocopiadora
También para la macrofotografía, el objeto y la imagen se encuentran aproximadamente a 2 f. Esto da
un aumento igual a 1, es decir, el objeto y la imagen tienen el mismo tamaño. La macrofotografía
requiere cámaras que se colocan muy cerca del objeto (por ejemplo, insectos) para obtener en elsoporte
fotosensible una imagen a tamaño real.

1.2. Imágenes Virtuales
1.2.1. Lentes positivas (convergentes)
Cuando s es menor que la focal en una lente convergente la imagen obtenida no es real. Es Virtual.
Se forma en el espacio objeto y no puede verse en una pantalla. Sin embargo, puede verla el ojo
directamente como si proviniera de detrás de la lente pero, en realidad, no existe allí(virtual). Las
imágenes en este caso son derechas y mayores que el objeto.

FÍSICA APLICADA

UNIDAD 3. Ondas y Radiaciones

1.2.1.1. La Lupa
Es sencillamente una lente convexa que se utiliza para examinar (ampliar) objetos pequeños. El
objeto se coloca delante y a una distancia de la lente menor que su distancia focal. El aumento que
proporciona es:
𝑚=

𝑠′
𝑠

Si se supone que la imagen se forma a -25cm de la lente (delante) ya que esta distancia es la típica de
lectura para ojo normal (punto próximo), la distancia objeto, s, será:
1 1 1
1
1 1
1
𝑓 + 25
− = ⟹
− = ⟹ = −�
�
′
𝑠
𝑠 𝑓
−25 𝑠 𝑓
𝑠
25𝑓
25𝑓
𝑠 = −�
�
𝑓 + 25

y el aumento lateral:
𝑚=

𝑠′
=
𝑠

−25
𝑓 + 25
25
=
=1+
25𝑓
𝑓
𝑓
�
−�
𝑓 + 25

El aumento será mayor conforme la focal disminuya pero hay un límite práctico debido a la
imposibilidad...