Embedded Files
Instrumentos ópticos con una lente delgada
Lupa
La lupa es una lente convergente , f '>0.Un objeto se pone entre el foco objeto y la lente, muy próximo al foco. La imagen que se forma es virtual, derecha, muy lejana al ojo.
En la figura 1 un objeto AB, de altura "y", está a la distancia más cercana a la que puede verse normalmente un ojo para ver el objeto nítidamente. Este punto más cercano recibe el nombre de punto próximo. El ángulo con el que el observador ve el objeto es θ.
El ángulo máximo de observación de un objeto es aquél en el que el objeto está en el punto más próximo al ojo. Este punto es el punto próximo, PP: Para pequeños ángulos la tangente del ángulo y el ángulo medido en radianes son aproximadamente iguales. Observando la figura 1se tiene que:
En la figura 2 el objeto se ha puesto detrás de una lente convergente y muy cercana al foco objeto F. El ángulo con el que ve la imagen el observador es
El aumento angular que proporciona la lente es:
Así, una lente de distancia focal imagen f'= + 5,0 cm =+0,050 m , tiene un aumento angular Aa=0,25/0,050=5,0
Cámara fotográfica
Los elementos fundamentales de una cámara fotográfica son
una lente convergente,
una caja opaca a la luz,
un sistema de apertura variable llamado diafragma que permite controlar la intensidad luminosa que llega al dispositivo sensible a la luz,
un obturador cuya función es controlar el tiempo que entra luz en el dispositivo sensible y dicho dispositivo.
Un sensor o película que registra las luz procedente de los objetos.
La imagen A'B' de un objeto AB se forma cerca del foco imagen F', es real e invertida.
El diafragma permite controlar la entrada de mayor o menor cantidad de luz al dispositivo sensible, CCD por ejemplo, o, en caso de cámaras analógicas,a la película. El obturador permite controlar el tiempo de exposición del dispositivo sensible. Se dice que la velocidad utilizada ha sido de 125 si el tiempo en el que se ha abierto el obturador ha sido de 1/125 de segundo. El sistema de enfoque permite poner la más lejos o cerca de la lente, por eso las primeras cámaras tenían una caja en forma de fuelle.
Actualmente en lugar de la película se utiliza un dispositivo de carga acoplada (en inglés charge-coupled device), conocido también como CCD). este dispositivo es un circuito integrado que contiene un número determinado de condensadores enlazados o acoplados. Bajo el control de un circuito interno, cada condensador puede transferir su carga eléctrica a uno o a varios de los condensadores que estén a su lado en el circuito impreso.
Instrumentos ópticos con dos lentes delgadas
Microscopio
Un microscopio es un instrumento óptico que tiene la función de aumentar el ángulo de observación de objetos muy pequeños.
Consta de dos lentes convergentes, objetivo y ocular. El objeto AB se pone a una distancia s del objetivo. Esta lente ha de formar la imagen A'B' del objeto en el foco objeto del ocular para que el ojo observe la imagen final a través de esta lente en el infinito, sin requerir acomodación.
El aumento de un microscopio es el producto del aumento angular del ocular por el aumento lateral del objetivo. El ocular, como una lupa, tiene un aumento angular Aa= 0,25/f '2. El aumento lateral del objetivo, analizando la semejanza de los triángulos sombreados, es AL=A'B'/AB=-D/f '1.
Nota: en la ecuación anterior se ha puesto la letra D mayúscula en lugar de la letra delta griega mayúscula que aparece en la imagen y con la que suele simbolizarse la distancia entre el foco imagen del objetivo y el foco objeto del ocular. Esta distancia recibe el nombre de intervalo óptico.
Por lo tanto, el aumento del microscopio es:
Se puede observar que cuanto más pequeñas sean las distancias focales imágenes respecto de las distancias del objeto a la lente y de la distancia entre los dos focos D, mayor será el aumento del microscopio.
El telescopio refractor o anteojo astronómico
El telescopio tiene la función de observar las estrellas. Los objetos están situados en el infinito y se observan invertidos
El telescopio consta de dos lentes, objetivo y ocular. La imagen de un objeto situado en el infinito ha de situarse en el foco objeto del ocular para formar una imagen final virtual en el infinito y a la izquierda, para que el ojo no tenga que realizar acomodación.
El aumento angular del telescopio es
Observando con un telescopio un volcán de la Luna situado en la parte superior de la misma, la imagen del volcán se vería en la parte inferior del campo de visión del anteojo.
En anteojo terrestre el ocular es una lente divergente para no invertir el signo del ángulo. El aumento angular tiene la misma ecuación que la del astronómico. Y como f’2<0, el aumento es positivo., no se invierten las imágenes.
El anteojo terrestre o de Galileo
El anteojo astronómico produce imágenes invertidas por lo que no sirve para realizar observaciones terrestres. Es necesario que la imagen dada por el ocular no esté invertida por lo que el ocular es una lente divergente. El anteojo de Galileo o terrestre soluciona este problema.
La imagen de un objeto situado en el infinito producida por el objetivo del anteojo de Galileo estará en el foco imagen del objetivo, F'1,que coincide con el foco objeto F2 del ocular. Dicha imagen es real . Esta imagen ha de estar situada en el foco objeto de la lente divergente que es el ocular para que su imagen a través del ocular esté en el infinito. Dado que el foco objeto de una lente divergente está a la derecha de la lente, la imagen constituye un objeto virtual para la segunda lente que forma su imagen en el infinito.
El aumento angular es
Este aumento angular es positivo porque la distancia focal del ocular, f'2, es negativa y la distancia focal f'1 es positiva.
Problema sobre telescopio refractor
a) Explica el funcionamiento óptico de un telescopio refractor (con lentes como objetivo y ocular). ¿Cuál es el aumento angular de un telescopio?
b) El objetivo y el ocular de un telescopio son lentes simples de 2 y 20 dioptrías de potencia,
respectivamente. ¿Cuál debe ser la distancia entre ambas lentes para que el telescopio funcione correctamente?
c) Sabiendo que la Luna subtiende un ángulo de 0,5º cuando se observa a simple vista desde la Tierra, calcula el ángulo que subtiende cuando se observa a través de este telescopio
a) En el telescopio óptico el foco imagen del objetivo coincide con el foco objeto del ocular. La imagen de un objeto en el infinito a través del objetivo, de tamaño y’, sale invertida y la de ésta a través del ocular se forma en menos infinito para que el ojo no realice acomodación.
El aumento angular del telescopio es
b) Dados que los focos de objetivo y ocular han de coincidir, la distancia d entre las lentes ha de ser d=f’1+f’2
c) El aumento angular de este telescopio es
Dado que la Luna subtiende un ángulo desde la Tierra
el ángulo con el que se observará la Luna con el telescopio refractor será:
Page updated
Google Sites
Report abuse