Lentes (óptica)

etimologia

La palabra lente proviene del latín "lens, lentis" que significa "lenteja" con lo que a las lentes ópticas se las denomina así por parecido de forma con la legumbre.• En el siglo XIII empezaron a fabricarse

pequeños discos de vidrio que podían montarse sobre un marco. Fueron las primeras gafas de libros o gafas de lectura.

¿Que son los lentes?

• Las lentes son objetos transparentes (normalmente de vidrio), limitados por dos superficies, de las que al menos una es curva.

Los mas comunes

• Las lentes más comunes están basadas en el distinto grado de refracción que experimentan los rayos de luz al incidir en puntos diferentes de la lente. Entre ellas están las utilizadas para corregir los problemas de visión en gafas, anteojos o lentillas. También se usan lentes, o combinaciones de lentes y espejos, en telescopios y microscopios.

• El primer telescopio astronómico fue construido por Galileo Galilei usando una lente convergente (lente positiva) como objetivo y otra divergente (lente negativa) como ocular. Existen también instrumentos capaces de hacer converger o divergir otros tipos de ondas electromagnéticas y a los que se les denomina también lentes. Por ejemplo, en los microscopios electrónicos las lentes son de carácter magnético.

Fabricacion de los lentes

• La mayoría de las lentes están hechas de variedades especiales de vidrio de alta calidad, conocidas como vidrios ópticos, libres de tensiones internas, burbujas y otras imperfecciones. El proceso de fabricación de una lente a partir de un bloque de vidrio óptico implica varias operaciones. El primer paso consiste en cerrar una lente en bruto a partir del bloque de vidrio. Para ello se presiona el vidrio contra una delgada placa metálica circular que se hace girar. El borde de la placa se carga con polvo de diamante. Después, se le da una primera forma a la pieza en bruto prepulimentándola sobre una placa plana de hierro colado cubierta con una mezcla de granos abrasivos y agua. Para formar la superficie redondeada de la lente se la talla con herramientas cóncavas o convexas cargadas con abrasivos.

• La superficie de una lente convexa se forma mediante una herramienta cóncava y viceversa. Generalmente se emplean dos o más herramientas en este proceso de tallado, utilizando grados de abrasivo cada vez más finos. El último proceso de acabado de la superficie de la lente es el pulido, que se realiza mediante una herramienta de hierro cubierta de brea y bañada con mordiente rojo y agua. Tras el pulido, la lente se 'remata' rectificando el borde hasta que el centro físico coincida con su centro óptico (el centro óptico es un punto tal que cualquier rayo luminoso que pasa por él no sufre desviación). Durante este proceso se coloca la lente en el bastidor de un torno, de forma que su centro óptico se encuentre en el eje de giro, y se rectifican los bordes con una tira de latón cargada con abrasivo.

Tipos de Lentes

Clasificación de las Lentes Convergentes y Divergentes• Las lentes convergentes tienen el espesor de su

parte media mayor que el de su parte marginal.• I. Biconvexa o convergente.• II. Plano convexa.• III. Menisco convexa o convergente.• IV. Bicóncava.• V. Plano cóncava.• VI. Menisco cóncava o divergente.

ELEMENTOS DE UNA LENTE

• a) Centro Óptico, donde todo rayo que pasa por él, no sufre desviación.

• b) Eje Principal, es la recta que pasa por el centro óptico.• c) Foco Principal, punto en donde pasan los rayos que son

paralelos.• d) Eje Secundario, es la recta que pasa por los centros de

curvatura.• e) Radios de Curvatura(R1,R2):Son los radios de las esferas

que originan la lente.• f) Centros de Curvatura(C1,C2):Son los centros de las

esferas que originan la lente. F) LENTECITOS

Rayos notables en las lentes convergentes

• 1º. Rayo paralelo al eje principal se refracta y pasa por el foco.

• 2º. El rayo que pasa por el foco principal se refracta y sigue paralelo al eje principal.

• 3º. Todo rayo que pase por el centro óptico no sufre desviación.

Formación de Imágenes en las Lentes

• Para estudiar la formación de imágenes por lentes, es necesario mencionar algunas de las características que permiten describir de forma sencilla la marcha de los rayos.

• Plano óptico. Es el plano central de la lente.• Centro óptico O. Es el centro geométrico de la lente. Tiene la propiedad de que todo rayo que

pasa por él no sufre desviación alguna.• Eje principal. Es la recta que pasa por el centro óptico y es perpendicular al plano óptico.• Focos principales F y F' (foco objeto y foco imagen, respectivamente). Son un par de puntos,

correspondientes uno a cada superficie, en donde se cruzan los rayos (o sus prolongaciones) que inciden sobre la lente paralelamente al eje principal.

• Distancia focal f. Es la distancia entre el centro óptico O y el foco F.• Lentes convergentes. Para proceder a la construcción de imágenes debidas a lentes

convergentes, se deben tener presente las siguientes reglas:• Cuando un rayo incide sobre la lente paralelamente al eje, el rayo emergente pasa por el foco

imagen F'. Inversamente, cuando un rayo incidente pasa por el foco objeto F, el rayo emergente discurre paralelamente al eje. Finalmente, cualquier rayo que se dirija a la lente pasando por el centro óptico se refracta sin sufrir ninguna desviación.

• Lente convergente• Cuando se aplican estas reglas sencillas para determinar la imagen de

un objeto por una lente convergente, se obtienen los siguientes resultados:

• - Si el objeto está situado respecto del plano óptico a una, la imagen es real, invertida y de menor tamaño.

• - Si el objeto está situado a una distancia del plano óptico igual a 2f, la imagen es real, invertida y de igual tamaño.

• - Si el objeto está situado a una distancia del plano óptico comprendida entre 2f y f, la imagen es real, invertida y de mayor tamaño.

• - Si el objeto está situado a una distancia del plano óptico inferior a f, la imagen es virtual, directa y de mayor tamaño.

• Lentes divergentes.• La construcción de imágenes formadas por lentes divergentes se lleva a

cabo de forma semejante, teniendo en cuenta que cuando un rayo incide sobre la lente paralelamente al eje, es la prolongación del rayo emergente la que pasa por el foco objeto F. Asimismo, cuando un rayo incidente se dirige hacia el foco imagen F' de modo que su prolongación pase por él, el rayo emergente discurre paralelamente al eje. Finalmente y al igual que sucede en las lentes convergentes, cualquier rayo que se dirija a la lente pasando por el centro óptico se refracta sin sufrir desviación.

• Aunque para lentes divergentes se tiene siempre que la imagen resultante es virtual, directa y de menor tamaño, la aplicación de estas reglas permite obtener fácilmente la imagen de un objeto situado a cualquier distancia de la lente.

Construcción gráfica de imágenes en las lentes convergentes

• ¤ Imágenes reales, son aquellas capaces de ser recibidas sobre una pantalla ubicada en tal forma de que entre ella y el objeto quede la lente.

• ¤ Imagen virtual, está dada por la prolongación de los rayos refractados, no se puede recibir la imagen en una pantalla.

• 1º. El objeto está a una distancia doble de la distancia focal. La imagen obtenida es: real, invertida, de igual tamaño, y también a distancia doble de la focal.

• 2º. El objeto está a distancia mayor que el doble de la distancia focal. Resulta una imagen: real invertida, menor, formada a distancia menor que el objeto.

• 3º. El objeto está entre el foco y el doble de la distancia focal. La imagen obtenida es: real invertida, mayor, y se forma a mayor distancia que el doble de la focal.

• 4º. El objeto está entre el foco y el centro óptico. Se obtiene una imagen: virtual, mayor, derecha, formada del lado donde se coloca el objeto.

• 5º. El objeto está en el foco principal, no se obtiene ninguna imagen.

Lentes convergentes

Lentes divergentes

Aplicaciones

• Las lentes de contacto o las lentes de las gafas o anteojos corrigen defectos visuales. También se utilizan lentes en la cámara fotográfica, el microscopio, el telescopio y otros instrumentos ópticos. Otros sistemas pueden emplearse eficazmente como lentes en otras regiones del espectro electromagnético, como ocurre con las lentes magnéticas usadas en los microscopios electrónicos. (En lo relativo al diseño y uso de las lentes. En lo relativo a la lente del ojo).