12. Refracci�n en las lentes

Corresponde a la sesi�n de GA 4.12 �C�MARA!... �ACCI�N!

Otro fen�meno que se produce al transmitirse la luz es la refracci�n, la cual consiste en un cambio de velocidad de la luz al pasar de un medio a otro; �ste puede ser aire - agua - aire o aire - vidrio - aire. Por ejemplo, si se mete un popote a un vaso con agua, se observa que el popote, aparentemente, se dobla. Esto se debe a que la luz pasa de una sustancia menos densa a otra m�s densa.

La refracci�n de la luz se presenta siempre que un rayo atraviesa la superficie de separaci�n de dos medios transparentes distintos.

La refracci�n de la luz est� sujeta a dos leyes:

1a. El rayo incidente, la normal y el rayo refractado est�n en un mismo plano.

2a. La relaci�n entre el seno del �ngulo de incidencia y el seno del �ngulo de refracci�n dan una constante llamada �ndice de refracci�n, que puede expresarse algebr�icamente como:

Al igual que otras constantes f�sicas, el �ndice de refracci�n puede ser considerado para determinar la pureza de una sustancia, esta constante es usada frecuentemente para se�alar la pureza del diamante. A continuaci�n se presenta un cuadro en donde se observan los �ndices de refracci�n de diferentes sustancias.

Cuando el rayo incidente pasa de una sustancia menos densa (aire) a otra m�s densa (vidrio) se acerca a la normal; es decir, el �ngulo de incidencia es mayor que el �ngulo de refracci�n.

Cuando el rayo incidente pasa de una sustancia m�s densa (vidrio) a otra menos densa (aire) se aleja de la normal; es decir, el �ngulo de incidencia es menor que el �ngulo de refracci�n.

Sin embargo, existe un �ngulo l�mite en donde ya no se produce refracci�n, sino reflexi�n.

Cuando la luz pasa a trav�s de un prisma se efect�a doble refracci�n; la primera, cuando entra al prisma y el rayo incidente se acerca a la normal y, la segunda, cuando sale y se aleja de la normal.

Antiguamente se sab�a que la luz solar, al pasar por cristales transparentes o joyas, como el brillante, produc�a luces de colores. Fue Newton quien demostr� que la luz blanca, al pasar por un prisma, se descompone en diferentes colores y que la funci�n de �ste es separar la luz, refract�ndola en diferentes colores.

A este fen�meno de esparcimiento angular de todos los colores se le llama dispersi�n de la luz, y a los colores producidos espectro.

Cuando los medios en donde se produce la refracci�n tienen sus superficies curvas se llaman lentes, las cuales son utilizadas para la construcci�n de diferentes aparatos �pticos, tales como microscopios, telescopios, c�maras fotogr�ficas o proyectores de cine; o bien los simples pero importantes lentes para corregir los defectos de la vista de los seres humanos.

Las lentes se clasifican en c�ncavas o divergentes y convexas o convergentes.

Las lupas son las lentes convergentes m�s conocidas, cuando los rayos de luz se refractan, inciden en un punto llamado foco principal, dentro de las lentes convergentes existen algunos elementos importantes para la formaci�n de im�genes, y son el eje principal, el centro �ptico y los ejes secundarios; cuando los rayos se refractan, se interceptan en un punto; dando origen a la imagen que puede ser real o virtual.

La imagen real es aqu�lla que puede ser proyectada en una pantalla, y la virtual es la que se forma del mismo lado del objeto. Un ejemplo de imagen real es la que se obtiene al proyectarse una pel�cula en pantalla, y el de una virtual es la que se observa con una lupa.

En la formaci�n de im�genes en las lentes convergentes se consideran tres casos de im�genes reales: la primera, cuando el tama�o est� en relaci�n con la distancia que se coloca el objeto con respecto al foco y la doble distancia focal. Un caso de imagen virtual es, cuando el objeto est� entre el foco y la lente, y un tercer caso, en el cual no existe formaci�n de im�genes, ya que los rayos se refractan en forma paralela; en estas lentes el foco es real.

En las lentes divergentes existen los mismos elementos que en las convergentes, y el tipo de imagen que se forma es virtual, siempre de menor tama�o, lo mismo sucede con el foco, que es virtual.

El ojo humano es el �rgano de la visi�n y se comporta como una c�mara oscura en donde el cristalino tiene forma de lente bic�ncava. Los medios refringentes del ojo se comportan como una lente convergente y, cuando los objetos est�n m�s all� del centro de curvatura del cristalino, se producen im�genes reales en la retina, invertidas y de menor tama�o; la imagen se procesa en los centros nerviosos del cerebro.

Cuando la imagen no se forma en la retina, se pueden presentar la miop�a, la presbicia y el astigmatismo. En la miop�a, la imagen se forma frente a la retina y se corrige usando lentes divergentes. En la presbicia y el astigmatismo, la imagen se forma atr�s de la retina y deben usarse lentes cil�ndricos.