Lentes 6

LENTES
OBJETIVOS Después de completar el estudio de este tema podrá usted:
1. Calcular matemática o experimentalmente la longitud focal de una lente y determinar si es convergente o divergente.
2. Aplicar la ecuaci6n del fabricante de lentes para resolver parámetros
desconocidos relacionados con la construcci6n de lentes.
3. Usar técnicas de trazado de rayos para construir imágenes formadas porlentes
divergentes y convergentes con diversas ubicaciones del objeto.
4. Predecir matemáticamente o determinar en forma experimental la naturaleza,
tamaño y ubicaci6n de las imágenes formadas por lentes convergentes y
divergentes.
Una lente es un objeto transparente que altera la forma de un frente de ondas que pasa a
través de él. Las lentes generalmente se construyen de vidrio y se les daforma de tal modo
que la luz refractada forme imágenes similares a las que ya hemos estudiado en el caso de
los espejos. Quien haya examinado objetos a través de un vidrio de aumento, observado
objetos distantes por medio de un telescopio, o tenga experiencia en fotografía, tiene
conocimientos sobre los efectos que tienen las lentes sobre la luz. En este tema
estudiaremos las imágenes formadas pormedio de lentes y estudiaremos sus aplicaciones.
LENTES SIMPLES
La forma más sencilla de entender cómo funcionan las lentes consiste en considerar la
refracción de la luz mediante prismas, como ilustra la figura 49. Cuando la ley de Snell se
aplica a cada superficie de un prisma, la luz se desvía hacia la normal cuando entra a un
prisma y se aleja de ella cuando sale del prisma. El efecto, encualquier caso, es provocar
que el haz de luz se desvíe hacia la base del prisma. Los rayos de luz permanecen paralelos
debido a que tanto la superficie de entrada como la de salida son planas y forman ángulos
iguales con todos los rayos que pasan por el prisma. Por lo tanto, un prisma simplemente
altera la dirección de un frente de onda.

Figura 49. Los rayos paralelos de luz se flexionan hacia labase del prisma y
permanecen paralelos.
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Suponga que colocamos dos prismas base con base, como muestra la figura 50(a). La
luz incidente que viene de la izquierda va a converger, pero no se reunirá en un foco. Para
enfocar los rayos de luz en un punto, los rayos extremos deben ser desviados más que los
rayos centrales. Esto se consigue tallando las superficies de modo que tenganuna sección
transversal uniformemente curvada, como indica la figura 50(b). Una lente que conduzca
un haz de luz paralelo aun foco puntual en la forma mencionada se llama lente convergente.
Una lente convergente es la que retracta y converge la luz paralela hacia un punto focal
situado más allá de la lente.

Figura 50. (a) Dos prismas colocados base contra base hacen convergir los rayos pero
nolos conducen hacia un foco común. (b) Una lente convergente puede construirse
curvando uniformemente las superficies.
Las superficies curvas de las lentes pueden tener cualquier forma regular, por ejemplo
esférica, cilíndrica o parabólica. Puesto que las superficies esféricas son más fáciles de
fabricar, la mayoría de las lentes se construyen con dos superficies esféricas. La línea que
une elcentro de las dos esferas se conoce como eje de las lentes. En la figura 51 se
muestran tres ejemplos de lentes convergentes: biconvexa, planoconvexa y de menisco
convergente. Observe que las lentes convergentes son más gruesas en el centro que en los
bordes.

Figura 51. Ejemplos de lentes convergentes: (a) biconvexa, (b) planoconvexa, y (c)
menisco convergente.

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Un segundo tipode lente se puede construir fabricando los bordes más gruesos que la
parte media, como muestra la figura 52. Los rayos de luz paralelos que pasan a través de
ese tipo de lentes se desvían hacia la parte gruesa, provocando que el haz se vuelva
divergente. La proyección de los rayos de luz refractados muestra que la luz parece
provenir de un punto focal virtual ubicado frente a la lente.
Una lente...