Fenómenos Ópticos: Lentes, Espejos y el Ojo Humano

Lentes

Lentes Convergentes

1. Si el objeto está a una distancia de la lente mayor que el doble de la distancia focal, la imagen es real, invertida y de menor tamaño que el objeto.
2. Objeto situado a una distancia igual al doble de la distancia focal, la imagen es real, invertida y del mismo tamaño.
3. Si el objeto está a una distancia mayor que la distancia focal pero menor que el doble de esta, la imagen es real, invertida y de mayor tamaño.
4. Si el objeto se encuentra sobre el foco de la lente, no se forma imagen, o se forma a una distancia infinita.
5. Si el objeto está situado a una distancia de la lente menor que la distancia focal, la imagen es virtual, derecha y de mayor tamaño.

Lentes Divergentes

1. La imagen es siempre virtual, derecha y de menor tamaño.

La Ley de Snell

La Ley de Snell de la refracción nos dice que la relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es una constante característica de los dos medios. Esta constante es igual al índice de refracción relativo del segundo medio con respecto al primero o también es igual al cociente entre la velocidad de la luz en el primer medio y en el segundo.

Ejemplo:

Cuando la luz pasa de un medio a otro de mayor índice de refracción (más refringente), como del aire al agua, el rayo refractado se acerca a la normal.

Cuando la luz incide desde un medio de mayor índice de refracción (menor rapidez de la luz) como el agua a uno de menor índice de refracción (mayor rapidez de la luz) como el aire, la luz se aleja de la normal; ello hace que cuando miramos desde fuera del agua “parezca” que el objeto se halle en una posición menos profunda de lo que en realidad se encuentra.

Si seguimos la marcha de un frente de ondas en el agua, podemos apreciar que este se ensancha. Esta es la razón por la que los objetos dentro del agua se vean amplificados.

Espejo Cóncavo

1. Si el objeto está a más distancia del espejo que del centro de curvatura: imagen real, invertida y de menor tamaño que el objeto.
2. Objeto sobre el centro de curvatura: imagen real, invertida, mismo tamaño.
3. Si se encuentra entre el centro de curvatura y el foco: imagen real, invertida, de mayor tamaño que el objeto.
4. Si se sitúa en el foco, no se forma imagen, o bien a distancia infinita, porque los rayos reflejados son paralelos y no se cortan.
5. Si el objeto está entre el foco y el polo del espejo: imagen virtual, derecha y de mayor tamaño que el objeto.

Espejo Convexo

Imagen virtual, derecha y de menor tamaño.

Punto Cercano y Punto Remoto, Miopía e Hipermetropía

El ojo humano puede enfocar imágenes de objetos situados entre un punto remoto y un punto próximo. Se define:

• El punto remoto de un ojo como el lugar más lejano donde puede estar un objeto para distinguirlo con nitidez.
• El punto próximo de un ojo como el lugar más cercano en el que puede estar un objeto para distinguirlo con nitidez.

Para un ojo normal o emétrope, el punto remoto está en el infinito y el punto cercano está aproximadamente a 25 cm.

Una persona miope puede enfocar los objetos cercanos, pero no ve claramente los lejanos. Esto se debe a que el punto remoto está a una distancia finita. También el punto próximo está más próximo que el de un ojo normal.

Una persona hipermétrope tiene dificultades para enfocar los objetos cercanos. Esto se debe a que el punto próximo está más lejos de lo normal. También el punto remoto está más alejado que el de un ojo normal.

Ametropías

Las ametropías son defectos refractivos del ojo, debidos a un exceso o defecto de potencia óptica, que hacen que la imagen formada en la retina (que es la pantalla donde se recogen las imágenes del ojo) por el ojo esté desenfocada.

Emétrope: es un ojo que no presenta ametropías, potencia adecuada en relación con su tamaño, con el foco imagen está en la retina. Hay tres tipos de ametropías:

• Miopía: se ve mal de lejos, bien de cerca, pues el ojo tiene un exceso de potencia, foco imagen antes de la retina, corregible con lente divergente.
• Hipermetropía: se ve mal de cerca, el foco imagen cae por detrás de la retina, corregible con una lente convergente.
• Astigmatismo: se ve mal de cerca y lejos, debido a la curvatura de la córnea irregular. Corregible con lentes tóricas.
• Presbicia o vista cansada: se ve bien de lejos, mal de cerca, debido a que el cristalino pierde flexibilidad y los músculos ciliares pierden potencia. Corregible con lente convergente.

Otros Defectos

• Daltonismo: impide distinguir determinados colores, ausencia o deficiencia de conos en la retina.
• Cataratas: pérdida de transparencia del cristalino, imágenes borrosas, necesitan intervención quirúrgica.
• Glaucoma: alteración del nervio óptico por la presión intraocular, produce ceguera, no es corregible.

Difracción

Si las ondas luminosas son interceptadas por un obstáculo de unas dimensiones iguales o inferiores a la longitud de onda, o por una superficie con un orificio de un tamaño parecido, se observa que el contorno de la sombra no es perfectamente nítido, con franjas claras y oscuras que contradicen el principio de propagación rectilínea de la luz, a esto se le denomina el fenómeno de la difracción.

Interferencia

: ocurre cuando dos ondas coinciden en un mismo lugar al mismo tiempo, ambas ondas se suman para obtener una onda resultante. Puede ser constructiva (las 2 ondas están en fase y se suman sus amplitudes), o destructiva (las 2 ondas están en oposición de fase y se restan las amplitudes)