6. Lentes y espejos.

Los espejos y las lentes se utilizan para desviar la luz. Los primeros reflejan los rayos, las segundas los refractan desviándolos de su trayectoria.

Los espejos más sencillos son los espejos planos aunque también tenemos espejos cóncavos (convergentes) y convexos (divergentes). Debes tener en cuenta no solo los espejos de cristal sino también todos aquellos hechos con metales u otros materiales.

Con cualquier medio transparente podemos construir una lente. Las podemos clasificar en convergentes y divergentes según el camino que sigan los rayos de luz.

Otros elementos ópticos importantes son los prismas que también desvían la luz aunque sus caras no son curvas.


Las leyes de reflexión y refracción en espejos y lentes.

 Para conocer como se desvía la luz al atravesar una lente o un espejo podemos usar las leyes de Snell.  

 

En el caso de los espejos planos no es un problema complicado, pero para espejos curvos o lentes la cuestión no es fácil.

Dibujaremos lo mas exactamente el problema, las caras de la lente o del espejo serán curvas de radio conocido, el objeto le situaremos lo mas exactamente posible con el tamaño indicado.  Obtendremos así el tamaño, el tipo y la situación de la imagen.

El dibujar la trayectoria de la luz en estos caso no es tarea fácil. Se recurre a una serie de rayos especiales y de puntos con propiedades conocidas, como son los focos, para poder encontrar las imágenes y sus propiedades.


Elementos importantes en espejos y lentes.

 Podemos simplificar los dibujos de las trayectorias de los rayos de luz si utilizamos algunos elementos auxiliares. Conviene que comprendas todos los casos siguientes:

 



ESPEJOS:

)      Centro del espejo.  Las líneas que pasan por el centro son radios de la circunferencia y por tanto perpendiculares al espejo. Los rayos que se dirigen al centro de un espejo se reflejan siguiendo la misma dirección.

En la figura puedes ver como los rayos que pasan por el centro de los espejos no se desvían mientras que los demás si lo hacen.




2)    Foco de un espejo cóncavo. 

Los espejos cóncavos concentran los rayos de luz. En una primera aproximación los rayos paralelos al eje se concentran en un punto llamado foco. Foco de un espejo cóncavo es el punto donde se concentran después de reflejarse los rayos paralelos al eje.

 Distancia focal es la distancia entre el espejo y el foco.  En primera aproximación la distancia focal es la mitad del radio.

Los rayos que pasan por el foco de un espejo cóncavo, después de reflejarse, salen paralelos al eje.


 3)Foco de un espejo convexo. Los espejos convexos dispersan los rayos de luz. En una primera aproximación los rayos paralelos al eje se dispersan de manera que sus prolongaciones parece que salen de un punto. Foco virtual de un espejo convexo es el punto de donde parecen salir los rayos paralelos al eje  después de reflejarse.

Los rayos que se dirigen al foco virtual salen paralelos después de reflejarse en el espejo.

 

 

LENTES:

 1)      Una lente en primera aproximación es un elemento simétrico.  En principio son equivalentes sus dos caras.

2)      Los rayos que pasan por la zona central de una lente apenas se desvían.

 3) Foco de una lente convergente. Las lentes convergentes concentran los rayos de luz. En una primera aproximación los rayos paralelos al eje se concentran en un punto llamado foco. Foco de una lente convergente es el punto donde se concentran después de refractarse los rayos paralelos al eje.

 Distancia focal es la distancia entre la lente  y el foco. La distancia focal esta relacionada con la curvatura de las caras de la lente. Llamamos potencia de una lente y se mide en Dioptrías a la inversa de la distancia focal.

Los rayos que van hacia el foco de una lente convergente, después de refractarse, salen paralelos al eje.


4) Foco de una lente divergente. Las lentes divergentes dispersan los rayos de luz. En una primera aproximación los rayos paralelos al eje se separan de manera que parece que salieran de un punto llamado foco virtual. Foco de una lente divergente es el punto de donde parecen proceder los rayos paralelos al eje  después de refractarse.

 En lentes divergentes se usa el convenio de indicar su potencia con números negativos.

Los rayos que pasan por el foco de una lente divergente, después de refractarse, salen paralelos al eje.


4) Su suelen distinguir los puntos llamados:

foco objeto: punto en el que se concentran los rayos paralelos.

foco imagen: punto del que provienen los rayos que salen paralelos. En el foco de un coche se sitúa el filamento de luz luz larga casi en el foco imagen del espejo, de esta manera la luz llega muy lejos.

Ambos pueden ser reales o virtuales (construidos con sus prolongaciones).


5) En primera aproximación si las lentes están próximas se suman sus potencias.


FÓRMULA PARA ESPEJOS Y LENTES:

Con esta fórmula podemos averiguar las distancias donde están los objetos s, sus imágenes s´ en relación a la distancia focal de la lente. Para s y s´utilizamos el convenio de signos de matemáticas. (izquierda negativo, derecha positivo)

Si la lente es divergente hay que poner el valor de f en negativo.

La misma fórmula pero con signo más se puede utilizar en los espejos.

Utilizando los triángulos semejantes que se forman en las construcciones también podemos calcular el aumento (relación entre el tamaño de la lente y del objeto)

        aumento: -s´/ s