Óptica: Reflexión, Refracción, Lentes y el Ojo Humano

Reflexión y Refracción de Ondas

Cuando una onda luminosa alcanza la superficie de separación de dos medios transparentes de distinta naturaleza, una parte se refleja, mientras que la otra se refracta. Es importante considerar que la velocidad de la luz es mayor en el vacío que en los medios materiales. En el vacío, la velocidad de las radiaciones luminosas no depende de su longitud de onda, sino que es constante. En cambio, en los medios materiales sí depende de ella. La frecuencia de las radiaciones luminosas es igual en el vacío que en los medios materiales, no así la longitud de onda.

El índice de refracción absoluto n de un medio es la razón entre la velocidad de la luz en el vacío c y la velocidad v de propagación en este medio. (Fórmula y dibujo).

La reflexión total se produce cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro con menor índice de refracción. Al incidir con un ángulo mayor, el ángulo de refracción también se hace más grande. Para un cierto ángulo de incidencia llamado ángulo límite, el ángulo de refracción vale 90º, y si es mayor, se refleja totalmente. El ángulo límite es el ángulo de incidencia al que corresponde un ángulo de refracción de 90º (Fórmula y dibujo).

Lupa: Esquema de Formación de Imágenes

La lupa es un instrumento óptico que consta de una lente convergente y que posibilita ver objetos de pequeño tamaño. El tamaño aparente de un objeto se determina por el tamaño de su imagen en la retina. Si el ojo no tiene ayuda, este tamaño depende del ángulo subtenido por el objeto en el ojo, conocido como tamaño angular. (Dibujo)

Utilizando una lente convergente y colocando el objeto entre su foco y la lente, se puede formar una imagen virtual mayor, derecha y más alejada del ojo que el objeto mismo (lupa). (Dibujo).

La utilidad de la lupa está dada por el cociente del tamaño angular de la imagen formada por la lupa entre el tamaño angular del objeto colocado en el punto próximo (aumento angular). (Dibujo y fórmula).

Cámara Fotográfica

Los tres elementos necesarios en una cámara son:

Cámara Oscura

Tiene un orificio grande en una de sus caras para que entre bastante luz y al fondo, en la cara contraria, se coloca la película.

Objetivo

Es la lente convergente que se coloca delante del agujero para poder enfocar en la película la imagen del objeto a fotografiar.

Película

Es sensible a la luz y una vez realizadas las fotos se la somete a un tratamiento químico (revelado) que permite fijar las imágenes.

Las cámaras comerciales poseen un obturador encargado de abrir y cerrar el agujero para que entre la luz hasta la película y volverlo a cerrar a continuación. También cuentan con un diafragma que hace más o menos grande el agujero. (Dibujos)

El Ojo Humano

El ojo es un órgano que detecta la luz y transforma esta energía lumínica en señales eléctricas que se envían al cerebro a través del nervio óptico. (Dibujo)

Elementos:

• Iris: diafragma circular que regula la cantidad de luz que ingresa en el ojo.
• Pupila: orificio central del iris que se contrae o dilata adaptándose a la intensidad de la luz.
• Córnea: estructura hemisférica transparente localizada en la parte anterior del ojo que permite el paso de la luz y protege al iris.
• Músculo ciliar: músculo con forma de anillo adherido al cristalino y que lo cambia de forma para aumentar su capacidad de refracción y que pueda enfocar objetos cercanos.
• Retina: es el lugar en el que están las células visuales capaces de captar la luz visible. La luz que incide en la retina desencadena una serie de fenómenos químicos y eléctricos que se traducen en impulsos nerviosos.
• Nervio óptico: encargado de enviar los impulsos nerviosos de la retina al cerebro.

La luz que llega al ojo procedente del entorno, se refracta al atravesar la córnea y el cristalino y se proyecta sobre la retina formando una imagen invertida, real y más pequeña que el objeto (dibujo).

La acomodación es el proceso en el que los rayos luminosos se enfocan.