APLICACIONES DE LA TEORÍA DE LA LUZ A LAS LENTES 11°

LENTES

Al atravesar un prisma, los rayos luminosos se desvían siempre apartándose de la arista superior. Como se ilustra en la figura 1 a, podemos imaginar una serie de prismas dispuestos de tal modo que hacia el centro sus caras laterales vayan siendo cada vez menos convergentes entre sí; en este caso los rayos que atraviesan los prismas exteriores serán desviados fuertemente hacia el eje del conjunto y en cambio los      que pasen por la pieza central no experimentarán ninguna desviación.

Figura 1 Lente convergente (a) y lente divergente (b)

Por lo tanto, si un haz de rayos paralelos atraviesa este conjunto, los rayos resultan desviados hacia el eje y reunidos en un punto ( F '); de él también los rayos que parten de un punto P cualquiera son desviados por los prismas de tal modo que vuelven a reunirse en otro punto P' .

Figura 2 Lentes convergentes (a) y lentes divergentes (b)

Si disponemos un elevado número de prismas de manera que estén muy próximos los unos de los otros, las pequeñas caras inclinadas de los mismos acabarán por formar una superficie esférica y el conjunto se habrá transformado en una lente; por el hecho de que al atravesarla los rayos se reúnen, se habla en este caso de una lente convergente. Las lentes convergentes son, por tanto, más gruesas en el centro que en el borde (o sea, son convexas).

Si por el contrario la lente es más gruesa en el borde que en el centro (es decir, cóncava), ya podemos suponer (figura 1 b) que en este caso los rayos luminosos, después de atravesarla, se separan de su eje; las lentes de esta clase se llaman divergentes.

Figura 3 Construcción de imágenes

Después de la refracción que experimentan, los rayos que habían incidido paralelos parece que vengan en realidad de un punto F (figura 3 b) y los que procedían ya de un punto se ven como si procedieran de otro punto diferente. En la figura 2 se muestran las distintas formas de lentes convergentes y divergentes usadas en la práctica. La última lente de cada grupo, con las dos caras curvadas en el mismo sentido pero de distinta curvatura, recibe el nombre de menisco; esta forma es la que se prefiere sobre todo para las lentes de las gafas.

Las propiedades de las lentes se pueden deducir de la ley de refracción. Después de refractados, los rayos que habían incidido paralelos al eje de la lente se reúnen en un punto F llamado foco, e inversamente, los rayos que pasan por el foco salen de la lente paralelos; en cambio los rayos que pasan por el centro de la lente no sufren ninguna desviación. En las lentes divergentes los rayos que inciden paralelos se desvían de modo que después de la refracción parece como si procedieran del foco de la lente. Sólo dos de los tres enunciados anteriores bastan ya para construir la imagen de un punto G cualquiera (figuras 3 a y 3 b). Las lentes convergentes dan una imagen real que se puede hacer visible proyectándola sobre un cristal esmerilado, una pantalla o una placa fotográfica situados en el plano de reunión de los rayos que salen de la lente. En cambio, en el caso de una lente divergente ello no es posible, pues sólo se origina entonces una imagen virtual -es decir, aparente- de la que parece que procedan los rayos luminosos y que, por lo tanto, no se puede proyectar.

La formación de imágenes en una lente delgada se calcula mediante la fórmula:

( g = distancia del objeto ala lente, en metros; b = distancia de la imagen a la lente, en metros; f = distancia focal, en metros). En vez de la distancia focal, en las lentes se suele dar también su convergencia D expresada en dioptrías. La distancia focal y la convergencia de una lente son inversamente proporcionales entre sí; así, pues, una lente de, por ejemplo, f = 20 cm = 0,2 m, tiene una convergencia de 5 dioptrías. En las lentes divergentes f y D son negativos; por lo tanto, en éstas también b resulta negativo, ya que la imagen virtual está en efecto situada al mismo lado de la lente que el objeto.

Las lentes presentan a veces defectos de naturaleza física que impiden a los rayos reunirse de modo absolutamente puntiforme después de atravesarlas. En tales casos la imagen se puede mejorar asociando lentes que presenten defectos de características opuestas.