ÓPTICA GEOMÉTRICA
El estudio de las imágenes, producidas por refracción o por reflexión de la luz se llama óptica geométrica. La óptica geométrica se ocupa de loas trayectorias de los rayos luminosos, despreciando los efectos de la luz como movimiento ondulatorio, como las interferencias. Estos efectos se pueden despreciar cuando el tamaño la longitud de onda es muy pequeña en comparación de los objetos que la luz encuentra a su paso. Para estudiar la posición de una imagen con respecto a un objeto se utilizan las siguientes definiciones:
- Eje óptico. Eje de abscisas perpendicular al plano refractor. El sentido positivo se toma a la derecha al plano refractor, que es el sentido de avance de la luz.
- Espacio objeto. Espacio que queda a la izquierda del dioptrio.
- Espacio imagen. Espacio que queda a la derecha del dioptrio.
- Imagen real e imagen virtual. A pesar del carácter ficticio de una imagen se dice que una imagen es real si está formada por dos rayos refractados convergentes. Una imagen real se debe observar en una pantalla. Se dice que es virtual si se toma por las prolongaciones de dos rayos refractados divergentes.
Dos puntos interesantes del eje óptico son el foco objeto y el foco imagen:
- Foco objeto. Punto F del eje óptico cuya imagen se encuentra en el infinito del espacio imagen.
- Foco imagen. Punto F´ del eje óptico que es la imagen de un punto del infinito del espacio objeto.
La construcción de imágenes es muy sencilla si se utilizan los rayos principales:
- Rayo paralelo: Rayo paralelo al eje óptico que parte de la parte superior del objeto. Después de refractarse pasa por el foco imagen.
- Rayo focal: Rayo que parte de la parte superior del objeto y pasa por el foco objeto, con lo cual se refracta de manera que sale paralelo . Después de refractarse pasa por el foco imagen.
- Rayo radial: Rayo que parte de la parte superior del objeto y está dirigido hacia el centro de curvatura del dioptrio. Este rayo no se refracta y c ontinúa en la mismas dirección ya que el ángulo de incidencia es igual a cero.
Los espejos son superficies muy pulimentadas, con una capacidad reflectora del 95% o superior de la intensidad de la luz incidente.
Consideremos un rayo de luz que se refracta desde un medio de índice n a otro hipotético de índice de refracción –n. Aplicando la ley de Snell:
n sen ai = -n sen ar
En un espejo plano las posiciones x y x´ de un objeto y su imagen están relacionadas: x = x´
La imagen es virtual, pues se forma con las prolongaciones de los rayos.
Un espejo esférico está caracterizado por su radio de curvatura R. En el caso de los espejos esféricos solo existe un punto focal F=F´=R/2 cuya posición coincide con el punto medio entre el centro del espejo y el vértice del mismo. Se encontrará a la izquierda del vértice para los espejos cóncavos y a la derecha para los espejos convexos.
El aumento del espejo será A =y´/y y dependerá de la curvatura del espejo y de la posición del objeto.
La construcción de imágenes es muy sencilla si se utilizan los rayos principales:- Rayo paralelo: Rayo paralelo al eje óptico que parte de la parte superior del objeto. Después de refractarse pasa por el foco imagen.
- Rayo focal: Rayo que parte de la parte superior del objeto y pasa por el foco objeto, con lo cual se refracta de manera que sale paralelo . Después de refractarse pasa por el foco imagen.
- Rayo radial: Rayo que parte de la parte superior del objeto y está dirigido hacia el centro de curvatura del dioptrio. Este rayo no se refracta y continúa en la mismas dirección ya que el ángulo de incidencia es igual a cero.
Hay que distinguir entre los espejos cóncavos y los convexos:
Espejos cóncavos:
- Objeto situado a la izquierda del centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada entre el centro y el foco. Su tamaño es menor que el objeto.
- Objeto situado en el centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada en el mismo punto. Su tamaño igual que el objeto.
- Objeto situado entre el centro de curvatura y el foco. La imagen es real, invertida y situada a la izquierda del centro de curvatura. Su tamaño es mayor que el objeto.
- Objeto situado en el foco del espejo. Los rayos reflejados son paralelos y la imagen se forma en el infinito.
- Objeto situado a la derecha del foco. La imagen es virtual, y conserva su orientación. Su tamaño es mayor que el objeto.
 | a) Objeto situado a la izquierda del centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada entre el centro y el foco. Su tamaño es menor que el objeto. |
| b) Objeto situado en el centro de curvatura. La imagen es real, invertida y situada en el mismo punto. Su tamaño igual que el objeto. | |
| c) Objeto situado entre el centro de curvatura y el foco. La imagen es real, invertida y situada a la izquierda del centro de curvatura. Su tamaño es mayor que el objeto. | |
| d) Objeto situado en el foco del espejo. Los rayos reflejados son paralelos y la imagen se forma en el infinito. | |
| e) Objeto situado a la derecha del foco. La imagen es virtual, y conserva su orientación. Su tamaño es mayor que el objeto. |
Problema P.A.U. UNIVERSIDAD CASTILLA-LA MANCHA. Construir la imagen que forma un espejo cóncavo en todas las posiciones posibles de un objeto.
Espejos convexos:
Se produce una situación en la que la imagen es virtual, derecha y más pequeña que el objeto.
 | Se produce una situación en la que la imagen es virtual, derecha y más pequeña que el objeto. |
9 Lentes Delgadas: convergentes y divergentes
Una lente es un medio transparente limitado por dos superficies curvas. Una onda incidente sufre dos refracciones al pasar a través de la lente.
Hay dos tipos de lentes: convergentes y divergentes.
En la lentes convergentes el foco imagen está a la derecha de la lente, f´ > 0.
En la lentes divergentes el foco imagen está a la izquierda de la lente, f´ < 0.
Las lentes convergentes son más gruesas por el centro que por los extremos, mientras que las divergentes son más gruesas por los extremos que por el centro.
Se define además la potencia de una lente como la inversa de su distancia focal imagen P=1/f´ y mide la mayor o menor convergencia de los rayos emergentes, a mayor potencia mayor convergencia de los rayos. La unidad de potencia de una lente es la dioptría, que se define como la potencia de una lente cuya distancia focal es de un metro.
- - Rayo paralelo: Rayo paralelo al eje óptico que parte de la parte superior del objeto. Después de refractarse pasa por el foco imagen.
- - Rayo focal: Rayo que parte de la parte superior del objeto y pasa por el foco objeto, con lo cual se refracta de manera que sale paralelo . Después de refractarse pasa por el foco imagen.
- - Rayo radial: Rayo que parte de la parte superior del objeto y está dirigido hacia el centro de curvatura del dioptrio. Este rayo no se refracta y continúa en la mismas
Lentes convergentes
Tanto en la lentes convergentes como en las divergentes hay dos posibilidades para situar el espejo: más lejos de la lente que el foco objeto (imágenes reales) o entre ambos (imágenes virtuales).
Lentes divergentes
Hay dos posibilidades para situar el espejo: más lejos de la lente que el foco objeto o entre ambos. En ambos casos las imágenes que se forman son virtuales.
Aca un video referido al tema
Aca un video referido al tema
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