Conceptos Clave de Óptica Geométrica: Espectro de Luz, Espejos y Dioptrios Planos
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La Dispersión de la Luz
La dispersión consiste en la separación de la luz incidente al pasar a través de un medio material en distintas luces elementales, caracterizadas por sus respectivas longitudes de onda. El único medio que es totalmente no dispersivo es el vacío.
La forma más sencilla de producir la dispersión de la luz es mediante un prisma. Al incidir un haz de luz blanca (por ejemplo, la luz del sol) sobre un prisma, nos encontramos con que a la salida dicho haz experimenta una desviación por efecto de la ley de refracción y sufre una dispersión. La luz incidente se separa en las luces elementales de diferentes colores, ya que estas no se propagan dentro del prisma con la misma velocidad y, por lo tanto, emergen del prisma con distintos ángulos de refracción.
La luz blanca del sol se descompone en luces con los colores del arcoíris, que se ordenan de mayor a menor longitud de onda. Al conjunto de estos colores se le llama espectro de luz blanca.
Óptica Geométrica
La luz en su propagación obedece las leyes de la geometría. De ahí que exista una rama de la óptica llamada Óptica Geométrica, que se ocupa de las cuestiones relacionadas con la propagación de la luz. El problema fundamental de la óptica geométrica es determinar la trayectoria de los rayos luminosos a través de distintos medios.
El Espejo
Un espejo es una superficie pulimentada de un cuerpo opaco. Esta última condición no es imprescindible, ya que también las superficies lisas de cuerpos transparentes reflejan parcialmente la luz. Además, en ciertas condiciones, la refracción es total cuando el rayo incide con un ángulo mayor que el índice crítico.
Espejos Planos
La imagen de un objeto situado delante de un espejo plano es del mismo tamaño, simétrica y virtual respecto del objeto.
Se dice que las imágenes son virtuales (y no reales) porque nuestros ojos las perciben como si estuvieran formadas al otro lado del espejo, no por los rayos directos, sino por las prolongaciones de los mismos. Las imágenes virtuales, por lo mismo, no pueden hacerse visibles en una pantalla.
Trazado de la Imagen Virtual
Para trazar la imagen virtual, se prolongan los rayos reflejados detrás del espejo. Para cada punto del objeto se aplican las leyes de reflexión a dos rayos distintos que salen del mismo:
- Un rayo perpendicular al espejo, que se refleja en la misma dirección.
- Otro rayo cualquiera, que se refleja de acuerdo con la segunda ley de la reflexión.
Formación de Imágenes en un Dioptrio Plano
Para obtener la imagen que forma un punto "O" situado en un medio cuyo índice de refracción es $n_1$ (mayor que en el otro medio de índice de refracción $n_2$), estando separados ambos medios por un dioptrio plano, dibujamos la trayectoria que siguen los rayos que atraviesan la superficie del dioptrio.
Cuando el ángulo es pequeño, la prolongación de los rayos refractados coincide con el mismo punto. Esto no ocurre si el rayo incidente sobre el dioptrio está más inclinado, pues corta la verticalidad en otro punto. Al mismo punto objeto le corresponde otro punto imagen. En consecuencia, el dioptrio plano es estigmático.
Definición de Sistema Estigmático
Un sistema óptico es estigmático si los rayos emitidos por un punto objeto cualquiera dan como imagen otro punto tras atravesar el sistema óptico (esto se cumple para los rayos que inciden con poca inclinación respecto a la normal).
El dioptrio plano produce una aproximación del objeto, que aumenta al aumentar el