Las lentes, tanto biológicas como sintéticas, son maravillas de la física óptica que hacen uso de la capacidad de ciertos medios para refractar o doblar los rayos de luz. Vienen en dos formas básicas: convexa o curvada hacia afuera y cóncava o curvada hacia adentro. Uno de sus principales propósitos es ampliar las imágenes o hacer que parezcan más grandes de lo que realmente son.
Las lentes se pueden encontrar en telescopios, microscopios, binoculares y otros instrumentos ópticos, además de en su propio ojo. Los científicos y los estudiantes tienen a su disposición una serie de ecuaciones algebraicas simples para relacionar las dimensiones físicas y la forma de una lente con sus efectos sobre los rayos de luz que la atraviesan.
Lentes y Física de Magnificación
La mayoría de los lentes "artificiales" están hechos de vidrio. La razón por la que las lentes refractan la luz es que cuando los rayos de luz se mueven de unamedio(por ejemplo, aire, agua u otro material físico) a otro, su velocidad cambia muy levemente y los rayos cambian de curso como resultado.
Cuando los rayos de luz entran en una lente doble convexa (es decir, una que parece un óvalo aplanado desde un lado) en una dirección perpendicular a la superficie de la lente, los rayos más cercanos a cada borde se refractan bruscamente hacia el centro, primero al entrar en la lente y nuevamente cuando partida. Los que están más cerca del centro están menos doblados y los que pasan perpendicularmente por el centro no se refractan en absoluto. El resultado es que todos estos rayos convergen en unpunto focal (F) una distanciaFdesde el centro de la lente.
La ecuación de la lente delgada y la relación de aumento
Las imágenes producidas por lentes y espejos pueden serverdadero(es decir, proyectable en una pantalla) ovirtual(es decir, no proyectable). Por convención, los valores de distancias de imágenes reales (I) de la lente son positivas, mientras que las de las imágenes virtuales son negativas. La distancia entre el objeto y la lente (o) siempre es positivo.
Las lentes convexas (convergentes) producen imágenes reales y están asociadas con un valor positivo deF, mientras que las lentes cóncavas (divergentes) producen imágenes virtuales y están asociadas con un valor negativo deF.
La distancia focalF, distancia del objetooy distancia de la imagenIestán relacionados por elecuación de lente delgada:
\ frac {1} {o} + \ frac {1} {i} = \ frac {1} {f}
Mientras que la fórmula de aumento orelación de aumento (metro) relaciona la altura de la imagen producida por la lente con la altura del objeto:
m = \ frac {-i} {o}
Recuerda,Ies negativo para imágenes virtuales.
El ojo humano
Los lentes de sus ojos funcionan como lentes convergentes.
Como puede predecir basándose en lo que ya ha leído, sus lentes oculares son convexos en ambos lados. Sin que sus lentes sean convexos y flexibles, la luz que pasa a sus ojos sería interpretada de manera mucho más frenética por su cerebro que en realidad lo es, y los humanos tendrían terribles dificultades para navegar por el mundo (y probablemente no hubieran sobrevivido para navegar por Internet en busca de ciencia información).
La luz entra primero al ojo a través de la córnea, la capa exterior abultada de la parte frontal del globo ocular. Luego pasa a través de la pupila, cuyo diámetro puede ser regulado por pequeños músculos. La lente está detrás de la pupila. La parte del ojo sobre la que se forma la imagen, que se encuentra en el interior de la parte inferior trasera del globo ocular, se llamaretina. La información visual se transmite de la retina al cerebro a través de los nervios ópticos.
Calculadora de aumento
Puede encontrar sitios web que lo ayuden con algunos de estos problemas una vez que se haya familiarizado con la física básica trabajando con algunos por su cuenta. La idea principal es comprender cómo los diferentes componentes de la ecuación de la lente se relacionan entre sí y por qué los cambios en las variables producen los efectos del mundo real que producen.
En Recursos se ofrece un ejemplo de una herramienta en línea de este tipo.
