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1. LENTES Y ESPEJOS Rivera Rojas Rodrigo Roldn Fsica IV Jaime Rivera 2. Qu es un espejo? Por definicin, espejo es el nombre que recibe toda superficie o lamina de cristal azogado por la parte posterior, o de metal bruido, para que se reflejen en ella los objetos. Por extensin se denomina espejo a toda superficie que produce reflexin de los objetos, por ej. : la superficie del agua. 3. Clasificacin de los espejos Espejos planos Un espejo plano es una superficie plana muy pulimentada que puede reflejar la luz que le llega con una capacidad reflectora de la intensidad de la luz incidente del 95% (o superior). La imagen producida por un espejo plano es virtual, ya que no la podemos proyectar sobre una pantalla, tiene el mismo tamao que el objeto y se encuentra a la misma distancia del espejo que el objeto reflejado. 4. Espejos esfricos Un espejo esfrico esta formado por una superficie pulida correspondiente a un casquete esfrico. Los espejos esfricos pueden clasificarse en cncavos o convexos; son cncavos, aquellos que tienen pulimentada la superficie interior y son convexos los que tienen pulimentada la parte exterior. Elementos de los espejos esfricos: Centro de curvatura: Es el centro de la esfera a la que pertenece el casquete. Radio de curvatura: Es el radio de la esfera a la cual pertenece el espejo. Vrtice del espejo: Es el polo del casquete esfrico al que pertenece el espejo. Eje principal: Es la recta que pasa por el vrtice y el centro de curvatura Eje secundario: Cada una de las rectas que pasa por el centro de curvatura. Abertura (o ngulo) del espejo: Es el ngulo formado por los ejes secundarios que pasan por el borde del espejo. La trayectoria de los rayos y los focos: * Todos los rayos paralelos al eje principal se reflejan pasando por el foco (ubicado sobre el eje principal). * Cualquier rayo que pase por el foco principal se refleja paralelo al eje principal 5. Espejos Cncavos Los espejos cncavos son curvados hacia adentro y amplan las imgenes en forma virtual. Esta ampliacin ocurre porque el centro de la curvatura en el espejo siempre est alejada de los rayos de luz incidente, como consecuencia, se crea una reflexin siempre ms grande que el verdadero punto focal. Este espejo absorbe la luz que cae en la curvatura creada por la protuberancia hacia el interior del mismo. Esto hace que la luz se reoriente a una longitud focal fija, la luz se recoge a diferentes ngulos. Las imgenes que se reflejan tienen un tamao amplificado 6. Espejos convexos El espejo convexo es una porcin de una esfera con la parte reflexiva en su exterior. En los espejos convexos el foco es virtual. Est situado a la derecha del centro del espejo y contiene una distancia focal positiva. Los rayos reflejados divergen y solo sus prolongaciones se cortan en un punto sobre el eje principal. Podemos verlos en las puertas de garajes o playas de estacionamiento, en autos y motos se instalan como espejos retrovisores porque an a costa de achicar las imgenes, amplan el campo de observacin, tambin en los colectivos para observar el descenso de pasajeros por la puerta trasera, etc. 7. Imgenes (Real y Virtual) Imagen real: Es la imagen formada en un sistema ptico mediante interseccin en un punto de los rayos convergentes procedentes del objeto puntual despus de atravesar el sistema. Imagen virtual: Es la imagen formada mediante interseccin en un punto de las prolongaciones de los rayos divergentes formados despus de atravesar el sistema ptico. 8. Formacin de las imgenes en los espejos cncavos 1) Si el objeto se encuentra entre el centro de curvatura y el infinito, la imagen que se formar ser real, de menor tamao, invertida y ubicada entre el centro de curvatura y el foco. 9. 2)Si el objeto se encuentra sobre el centro de curvatura, la imagen que se formar ser real, de igual tamao, invertida y ubicada sobre el centro de curvatura. 10. 3) Si el objeto se encuentra entre el centro de curvatura y el foco, la imagen que se formar ser real, de mayor tamao, invertida y ubicada entre el centro de curvatura y el infinito. 11. 4) Si el objeto se encuentra sobre el foco, no se formar imagen 5) Si el objeto se encuentra entre el foco y el espejo, la imagen que se formar ser virtual y de mayor tamao. 12. Formacin de las imgenes en los espejos convexos Se produce una situacin en la que la imagen es virtual, derecha y ms pequea que el objeto. La distancia del objeto al espejo es mayor que la de la imagen al espejo. 13. LENTES Las lentes son medios que dejan pasar la luz y estn limitadas por dos superficies, siendo curva al menos una de ellas, en el proceso los rayos de luz se refractan de acuerdo a la ley de la refraccin. Se clasifican en: Convergentes (biconvexa, planoconvexa, menisco convergente).- Son ms gruesas en el centro que en los extremos. La luz que atraviesa una lente convergente se desva hacia dentro (refractan los rayos paralelos hacia un punto llamado foco, o sea convergen en el foco) y producen imgenes reales. Divergentes (bicncava, planocncava, menisco divergente).- Estn curvadas hacia dentro. La luz que atraviesa una lente cncava se desva hacia fuera (refractan los rayos de luz paralelos en direccin del primer foco) y slo producen imgenes virtuales. 14. Lentes convergentes Biconvexa.- Son ms gruesas por el centro y renen los rayos que atraviesan la lente. La imagen de los objetos situados dentro de su distancia focal es ampliada actuando como una lupa. Planoconvexa.- Denota una lente con una superficie plana en una cara y una superficie esfrica y convexa en la otra cara. Se crea con su primera superficie centrada sobre el origen y la segunda superficie posicionada debajo del eje x. Menisco convergente.- La lente tiene una cara convexa y otra cncava. Los parmetros caractersticos de la Lente Menisco convergente son: - Distancia focal. - Abertura de la lente. - Grosor de la lente. 15. Lentes divergentes Bicncavas.- Las lentes bicncavas son ms delgadas en el centro y pertenecen al grupo de lentes divergentes. Tienen la propiedad de alejar los rayos que llegan a ellas por lo que la imagen que da es ms pequea y a la vez ms prxima. Planocncavas.- stas son lentes tienen una superficie plana y una superficie cncava. Tienen una longitud focal negativa y se utilizan divergir luz entrante, o aumentar longitud focal en un sistema ptico existente. Menisco divergentes.- Tipo de lente que tiene una cara cncava y otra convexa. 16. Dioptra La dioptra es la unidad de potencia ptica de una lente o de un sistema ptico cualquiera. Equivale al inverso de la distancia focal, expresada en metros, de una lente convergente o divergente. Se llama potencia de una lente a la inversa de la distancia focal. Por ejemplo, una lente de distancia focal 1 m tiene una potencia de 1 dioptra y una lente de distancia focal 0,5 m tiene una potencia de 2 dioptras. La potencia de una lente convexa es positiva y la potencia de una lente cncava es negativa. Cuando se sitan dos lentes en contacto una con otra, la potencia del conjunto es la suma de las potencias de cada lente. As, al utilizar potencias en lugar de distancias focales se evitan muchos clculos con fracciones. Por ejemplo cuando un ptico coloca frente a un ojo una lente de 3 dioptras y una de 0,5 dioptras, en contacto la una con la otra, sabe que dicha combinacin equivale a una lente de 3,5 dioptras. 17. Clculo de dioptras 18. Percepcin de la luz en el ojo humano La luz entra a travs de la crnea, luego a travs del humor acuoso, pasa por el cristalino (lente), humor vtreo y forma imagen invertida en la retina. El msculo ciliar ajusta la curvatura del cristalino para que la imagen se forme en la retina (ni delante ni detrs). Si no es as tendremos la miopa (imagen antes de la retina) y la hipermetropa (detrs). La retina tiene un espesor inferior a 1mm. La luz pasa a travs del humor vtreo, el tejido retinal y la detectan los conos y bastones. Los conos y bastones forman sinapsis con las clulas bipolares, stas con las ganglionares y de aqu al cerebro. Los bastones detectan luz mucho ms dbil, los conos trabajan a diferentes longitudes de onda. Los bastones detectan luz mucho ms dbil, los conos trabajan a diferentes longitudes de onda. El campo visual izquierdo va al lado derecho y el derecho al izquierdo. Dos imgenes retinianas del mismo del mismo punto van a la misma regin del cerebro y su disparidad produce la visin estereoscpica. 19. Lupa Una lupa es una lente convexa grande empleada para examinar objetos pequeos. La lente desva la luz incidente de modo que se forma una imagen virtual ampliada del objeto. La imagen se llama virtual porque los rayos que parecen venir de ella no pasan realmente por ella. Una imagen virtual no se puede proyectar en una pantalla. Cuando el objeto se coloca entre el foco y la lente se forma una imagen derecha, virtual agrandada del mismo lado del objeto y entre el centro de curvatura y el infinito. 20. Telescopio En una lente la luz desva su trayectoria al pasar a travs de ella. En los espejos la luz tambin cambia de direccin pero, esta vez, reflejndose segn un determinado ngulo, a la distancia entre el centro de la lente objetivo y su foco se le llama longitud focal. El componente ptico principal de un telescopio, si es refractor se conoce como objetivo o si es reflector como espejo primario. En los telescopios reflectores, el espejo ms pequeo que hace converger la luz, se conoce como diagonal o simplemente como secundario. La apertura de un telescopio es el dimetro del haz de luz que entra en l, que eventualmente llega al punto de observacin (foco). La apertura es normalmente del mismo dimetro que el objetivo o espejo primario del telescopio. La distancia entre el objetivo o el espejo primario y su foco es conocida como la distancia focal (f). 21. La forma curva de las superficies pticas determina la distancia focal. Una notacin compacta y muy recurrente para describir la distancia focal de un telescopio es la raz