Sistemas Opticos

Instrumentos ópticos

1. Introducción
Introducción al estudio de los instrumentos ópticos. Resumen de cálculos en sistemas ópticos Jesús Marcén Escuela Universitaria de Óptica Universidad Complutense de Madrid
J. Marcén. Instrumentos Ópticos Introducción 1

Frentes de onda y rayos
• • • • • • La luz es una radiación electromagnética. El frente de onda es el lugar geométrico de los puntosque ha alcanzado la luz en un tiempo determinado. Los rayos son perpendiculares al frente de onda en el punto de contacto. Indican la dirección de propagación de los frentes de onda. La Óptica Física estudia la luz como una onda. El concepto básico sobre el que se desarrolla la Óptica Física es el frente de onda. La Óptica Geométrica estudia la propagación de la luz. El concepto básico en el quese fundamenta la Óptica Geométrica es el de rayo luminoso. En el estudio de los instrumentos ópticos utilizamos generalmente los rayos, pero se necesitan algunos resultados del estudio de la luz como una onda. frentes de onda

rayos
J. Marcén. Instrumentos Ópticos Introducción 2

Sistema óptico: objeto e imagen
• • • • • Los sistemas ópticos son conjuntos de superficies que refractan oreflejan la luz y modifican la trayectoria de los rayos luminosos. Un sistema óptico centrado tiene un eje de simetría de revolución de las superficies llamado eje óptico. Un objeto es un cuerpo que emite luz o refleja la que le llega de otros cuerpos. Un sistema óptico recoge los rayos procedentes de un objeto y los concentra sobre una imagen, de manera que se reproduce el objeto punto a punto. Esusual trabajar con planos objeto e imagen perpendiculares al eje óptico. Plano objeto

punto objeto

sistema óptico

Plano imagen

eje óptico
punto imagen J. Marcén. Instrumentos Ópticos Introducción 3

Objeto o imagen en infinito
• Los rayos que provienen de un punto objeto forman un cono con un cierto ángulo entre los rayos que depende de la distancia al objeto y de la altura deentrada de cada rayo. Conforme el objeto se aleja, se va reduciendo el ángulo entre los rayos. Un objeto se considera en infinito cuando los rayos a distinta altura de entrada son paralelos entre sí. Lo mismo ocurre con una imagen en infinito.

• •

Haz de rayos paralelos entre sí, que provienen de un punto en infinito
J. Marcén. Instrumentos Ópticos

Todos los rayos proceden de mismo puntoobjeto, situado fuera del eje óptico
Introducción 4

Imágenes reales y virtuales
Imagen real: los rayos de salida pasan por la propia imagen. Una imagen real se puede recoger sobre un plano sensible a la luz. Ej.: cámara, proyector.
O plano objeto O’

plano imagen (real)

Imagen virtual: por ella pasan las prolongaciones de los rayos. Una imagen virtual puede ser vista por un observador, siestá a la distancia apropiada. Ej.: lupa, microscopio, telescopio.

plano imagen (virtual)

O’

O

plano objeto J. Marcén. Instrumentos Ópticos Introducción 5

Reglas de signos
• • En este curso seguimos las reglas de signos de las normas DIN. En principio sólo nos interesan las siguientes: – La luz entra por la izquierda del sistema óptico. – Las distancias hacia la izquierda sonpositivas, hacia la derecha negativas. – Las frontales se miden siempre desde el sistema hacia el objeto o imagen. – Las alturas por encima del eje son positivas, por debajo son negativas. – Los ángulos de los rayos con el eje óptico son positivos cuando al llevar el rayo hacia el eje se mueve en el sentido contrario al de las agujas del reloj. En el ejemplo, son negativas: s, σ, y’. Son positivas: s’,σ’, y. Una imagen real tendrá frontal positiva, si es virtual tendrá frontal negativa.

• •

y
σ O σ’ O’

y’ s s’
Introducción 6

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Discusión sobre los signos
• • • • Las reglas de signos se han definido para facilitar los cálculos, no para fastidiar a los alumnos de óptica. Las expresiones algebraicas dependen del criterio de signos elegido, por lo...