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Instrumentos Ópticos: Lupa, Microscopio y Telescopio, Apuntes de Física

instrumentos opticos de fisica bachillerato

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 10/11/2020

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INSTRUMENTOS ÓPTICOS
En ocasiones se emplean sistemas ópticos que emplean dos o más lentes. En estos casos
se aplican las mismas ecuaciones que hemos utilizado para una lente, pero es necesario
tener en cuenta lo siguiente:
a) Si las lentes están acopladas, es decir, en contacto la una con la otra, la potencia
del sistema es la suma algebraica de las potencias de cada lente.
b) Si las lentes están separadas, la imagen formada por la primera lente actúa como
objeto de la segunda lente, y así sucesivamente. Este mismo criterio se aplica
para construir gráficamente la imagen.
c) El aumento lateral total es el cociente entre el tamaño de la imagen final y el del
objetivo; también es igual al producto de los aumentos producidos por cada
lente.
La lupa o microscopio simple
El ojo humano es capaz de enfocar correctamente y, por tanto, ver con nitidez objetos
situados entre distancias lejanas y una distancia próxima que llamaremos punto
próximo. Si el objeto se sitúa a una distancia menor que el punto próximo, se verá
borroso y sin nitidez. En el caso del ojo normal, el punto próximo varía con la edad
(aumenta con la edad).
Supongamos un objeto de altura h situado en el punto próximo a una distancia Xp.
El tamaño de la imagen que se forma de ese objeto en nuestra retina es proporcional
al ángulo q subtendido por el objeto. Según la aproximación paraxial, dicho ángulo
vale: = h/Xp
De este modo, para aumentar el tamaño de la imagen observada, habría que incre
mentar el valor de dicho ángulo. Esto podría conseguirse acercando más el objeto al
ojo, pero, como ya hemos comentado anteriormente, sería a costa de perder la niti
dez de la imagen.
Sin embargo, es posible lograrlo haciendo uso de una lente biconvexa. En este caso,
la imagen ampliada podrá apreciarse de manera nítida si se forma entre xp y el infi
nito.
Si se sitúa la lente biconvexa prácticamente pegada al ojo, y el objeto, a una distan
cia de la lente igual a su distancia focal, f, la imagen se formará en el infinito y será
derecha, virtual y aumentada.
En la retina, dicha imagen será ahora proporcional al nuevo ángulo subtendido, o,
cuyo valor es el siguiente:
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¡Descarga Instrumentos Ópticos: Lupa, Microscopio y Telescopio y más Apuntes en PDF de Física solo en Docsity!

INSTRUMENTOS ÓPTICOS

En ocasiones se emplean sistemas ópticos que emplean dos o más lentes. En estos casos se aplican las mismas ecuaciones que hemos utilizado para una lente, pero es necesario tener en cuenta lo siguiente: a) Si las lentes están acopladas, es decir, en contacto la una con la otra, la potencia del sistema es la suma algebraica de las potencias de cada lente. b) Si las lentes están separadas, la imagen formada por la primera lente actúa como objeto de la segunda lente, y así sucesivamente. Este mismo criterio se aplica para construir gráficamente la imagen. c) El aumento lateral total es el cociente entre el tamaño de la imagen final y el del objetivo; también es igual al producto de los aumentos producidos por cada lente. La lupa o microscopio simple El ojo humano es capaz de enfocar correctamente y, por tanto, ver con nitidez objetos situados entre distancias lejanas y una distancia próxima que llamaremos punto próximo. Si el objeto se sitúa a una distancia menor que el punto próximo, se verá borroso y sin nitidez. En el caso del ojo normal, el punto próximo varía con la edad (aumenta con la edad). Supongamos un objeto de altura h situado en el punto próximo a una distancia Xp. El tamaño de la imagen que se forma de ese objeto en nuestra retina es proporcional al ángulo q subtendido por el objeto. Según la aproximación paraxial, dicho ángulo vale: = h/Xp De este modo, para aumentar el tamaño de la imagen observada, habría que incre mentar el valor de dicho ángulo. Esto podría conseguirse acercando más el objeto al ojo, pero, como ya hemos comentado anteriormente, sería a costa de perder la niti dez de la imagen. Sin embargo, es posible lograrlo haciendo uso de una lente biconvexa. En este caso, la imagen ampliada podrá apreciarse de manera nítida si se forma entre xp y el infi nito. Si se sitúa la lente biconvexa prácticamente pegada al ojo, y el objeto, a una distan cia de la lente igual a su distancia focal, f, la imagen se formará en el infinito y será derecha, virtual y aumentada. En la retina, dicha imagen será ahora proporcional al nuevo ángulo subtendido, o, cuyo valor es el siguiente:

Se define aumento angular de la lupa, M, como la relación entre el tamaño angular de la imagen formada en la retina con la lupa y el tamaño angular de la imagen a ojo desnudo. Es decir: Por tanto, el aumento angular que obtendría una persona cuyo punto próximo fue ra de 25 cm con una lente biconvexa de 5 cm de distancia focal valdría 5. Microscopio óptico Un microscopio compuesto, en su versión más simple, es un sistema de dos lentes convergentes; la más próxima al objeto se denomina objetivo, mientras que la más cercana al ojo recibe el nombre de ocular. El objeto que va a ser observado al microscopio se sitúa a una distancia ligeramente superior a la distancia focal del objetivo. De ese modo se forma una imagen real, aumentada e invertida del objeto, I’, en el punto P. Este puede coincidir con el punto focal del ocular, en cuyo caso la lente del ocular formará una imagen I en el infinito. Dicha imagen es la que finalmente observamos a través del microscopio. La imagen final es virtual, invertida y de mayor tamaño que el objeto. El aumento lateral del objetivo, m, será: Si denominamos, como es tradicional, l a la distancia entre el segundo foco del objetivo y el primer foco del ocular, podemos constatar que, según la aproximación paraxial:

El signo negativo de la expresión indica que la imagen formada en un telescopio es invertida si no se hace uso de prismas erectores. La cámara fotográfica En su versión más simplificada, podemos decir que una cámara fotográfica consta de los siguientes elementos: ❚ Una lente positiva (en realidad, un conjunto de lentes), denominada objetivo de la cámara. ❚ Un diafragma o iris de abertura variable, que determina el diámetro del objetivo y, por tanto, la cantidad de luz que colecta. ❚ Un obturador cuya velocidad de apertura o cierre determina el tiempo durante el cual se colecta luz. ❚ Un sensor fotográfico donde se recoge la intensidad de luz recibida y se procesa como imagen. Los objetivos de las cámaras son de distancia focal fija, a diferencia del ojo humano, de modo que cuando se necesita «enfocar», debemos regular la distancia entre la lente objetivo y el sensor o película. Ejercicio resuelto: Por lo tanto, debemos alejar la lente 0,85 mm del sensor para enfocar correctamente.