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Refracción en prisma
Si un rayo de luz que se propaga a través de un medio homogéneo incide sobre la superficie de un segundo medio homogéneo, parte de la luz es reflejada y parte entra como rayo refractado en el segundo medio, donde puede o no ser absorbido. La cantidad de luz reflejada depende de la relación entre los índices de refracción de ambos medios. El plano de incidencia se define como el plano formado por el rayo incidente y la normal. Para interpretar los fenómenos de reflexión y refracción de la luz, debemos considerar que la luz se propaga en forma de rayos rectilíneos.
Lentes
Las lentes son medios transparentes de vidrio, cristal o plástico limitados por dos superficies, siendo curva al menos una de ellas. Una lente óptica tiene la capacidad de refractar la luz y formar una imagen. La luz que incide perpendicularmente sobre una lente se refracta hacia el plano focal, en el caso de las lentes convergentes, o desde el plano focal, en el caso de las divergentes.
Existen tres tipos de lentes convergentes:
Biconvexas: Tienen dos superficies convexas
Planoconvexas: Tienen una superficie plana y otra convexa
Cóncavoconvexas (o menisco convergente): Tienen una superficie ligeramente cóncava y otra convexa
Las lentes convergentes son más gruesas por el centro que por el borde, y concentran (hacen converger) en un punto los rayos de luz que las atraviesan. A este punto se le llama foco (F) y la separación entre él y la lente se conoce como distancia focal (f).
Existen tres tipos de lentes divergentes:
Lentes bicóncavas: Tienen ambas superficies cóncavas
Lentes planocóncavas: Tienen una superficie plana y otra cóncavas
Lentes convexocóncavas (o menisco divergente): Tienen una superficie ligeramente convexa y otra cóncava
Si se mira por una lente divergente da la sensación de que los rayos proceden del punto F. A éste punto se le llama foco virtual. En las lentes divergentes la distancia focal se considera negativa.
Distancia focal de lentes
La distancia focal o longitud focal de una lente es la distancia entre el centro óptico de la lente o plano nodal posterior y el foco o punto focal cuando enfocamos al infinito. La inversa de la distancia focal de una lente es la potencia, para una lente positiva convergente, la distancia focal es positiva, se define como la distancia desde el eje central de la lente hasta donde un haz de luz de rayos paralelos colimado que atraviesa la lente se enfoca en un único punto, para una lente negativa divergente la distancia focal es negativa, se define como la distancia que hay desde el eje central de la lente a un punto imaginario del cual parece emerger el haz de luz colimado que pasa a través de la lente.
Ecuación del fabricante de lentes
Si se conocen los radios de curvatura de ambas superficies de la lente R₁ y R₂ y el índice de refracción del material de la lente n, se puede calcular la distancia focal f de una lente en el aire mediante la ecuación del fabricante de lentes: donde R₁ es el radio de curvatura de la superficie de la lente más cercana al objeto y R₂ es el radio de curvatura de la superficie de la lente más alejada del objeto y d es la distancia entre las dos superficies de la lente a lo largo de su eje óptico (grosor de la lente). La ecuación del fabricante de lentes permite determinar el índice de refracción desconocido de un material de lente midiendo los radios, el grosor y la distancia focal de la lente. La distancia focal f puede ser positiva para las lentes convergentes y negativa para las divergentes.
Fases de la visión
La visión se realiza en cuatro fases:
Percepción: La primera etapa del proceso es óptica; se puede comparar el ojo con una cámara fotográfica: la luz entra en el ojo atravesando órganos transparentes (córnea, humor acuoso, cristalino y humor vítreo) donde se busca, sigue y enfoca la imagen.
Transformación: la energía luminosa llega a la retina (a la mácula), donde se activan las células sensoriales (conos y bastones) que transforman la luz en energía nerviosa.
Transmisión: los impulsos nerviosos inician su camino a través del nervio óptico hasta la corteza cerebral.
Interpretación: en la corteza cerebral se interpretan los impulsos, se reconocen y se procesan para saber lo que vemos.
Defectos de la visión
La miopía, hipermetropía y el astigmatismo son defectos de refracción o problemas de corrección óptica. Primero empezaremos describiendo un ojo sin problema de refracción o emétrope. En los ojos emétropes los rayos de luz procedentes de los objetos que miramos enfocan justo en la retina. Por lo tanto los ojos emétropes no precisarán de gafas o lentillas para ver bien. El poder óptico del ojo se mide en Dioptrías. Un ojo emétrope tendrá graduación en gafa de cero dioptrías.
La dioptría es la unidad de medida de graduación de los ojos. Su valor, que puede ser negativo o positivo, nos indica la potencia mayor o menor que debe tener una lente para el cristal de un gafa o de una lentilla. Es decir, evalúa el poder de refracción de esta lente.
Miopía
La miopía comporta una mala visión de lejos con visión conservada en la actividad próxima. En los ojos miopes los rayos de luz convergen por delante de la retina provocando el desenfoque de la imagen. La miopía no se puede compensar mediante ningún esfuerzo, por eso las personas con miopía siempre ven mal de lejos. Por otra parte la miopía puede aumentar con el desarrollo del niño, si al crecer el niño aumenta la longitud ocular (longitud axial) aumentará la miopía. La miopía se corrige mediante lentes divergentes, en gafas o lentillas.
Hipermetropía
En la hipermetropía los rayos de luz procedentes de los objetos se cruzan por detrás de la retina. Esto es debido bien a que la longitud axial del globo ocular es más corta o bien a que el poder dióptrico del ojo es insuficiente. La hipermetropía, al contrario que la miopía, puede ser compensada en parte al aumentar el cristalino su poder dióptrico. Así en el caso de hipermetropías moderadas o leves no se producirá mala visón debido a que el cristalino aumentará la capacidad dióptrica haciendo converger los rayos de luz y que de esa manera se enfoquen sobre la retina sin producir visión borrosa. Pero este esfuerzo acomodativo constante puede derivar en otros problemas como dolor de cabeza, cansancio ocular, rechazo a la lectura o incluso estrabismo. En los casos de hipermetropía elevada el cristalino no puede compensar todo el defecto y entonces se producirá visión borrosa tanto de lejos como de cerca. La hipermetropía no aumenta con el desarrollo del niño, si no todo lo contrario, puede disminuir con el crecimiento del niño si se produce aumento de la longitud del globo ocular. La hipermetropía se corrige mediante lentes convergentes, ya sea en gafas o lentillas.
Astigmatismo
Las superficies dióptricas del ojo (córnea y cristalino) deben tener la misma capacidad de convergencia en todos su ejes. Es decir, la córnea debe tener la misma curvatura en todos sus ejes. Si no es así, por ejemplo, cuando el eje vertical de la cornea es más curvo que el eje horizontal , se produce una asimetría que comportará un astigmatismo. El astigmatismo provoca una imagen desenfocada de los objetos (“rebordes mal definidos”) tanto en visión lejana como próxima. El astigmatismo no suele variar con el crecimiento, pero si su miopía o hipermetropía asociadas. En algunas ocasiones se observa progresión del astigmatismo, en tales casos se deben descartar enfermedades progresivas de la córnea como el queratocono mediante la realización de topografías corneales y controles periódicos de refracción y valoración de superficie corneal.
Comentario:
En conclusión un lente convergente refracta luz y produce imágenes reales e invertidas. Hace que las imágenes se vean mas pequeñas o mas grandes, dependiendo del lado en que lo veas. Todos los rayos de luz se enfocan en un punto, de ahí viene la palabra convergente, porque convergen.
Referencias:
https://files.sld.cu/optometria/files/2011/09/refraccion-de-la-luz-prismas.pdf
https://www.educaplus.org/luz/lente1.html
https://www.ecured.cu/Distancia_focal
https://www.translatorscafe.com/unit-converter/es-ES/calculator/lensmaker-equation/
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/geoopt/raydiag.html
https://www.estrabologia.org/patologias/miopia-hipermetropia-y-astigmatismo/
https://www.oftalvist.es/blog/dioptrias-que-son-tipos-y-como-se-miden/
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