Explorando la Óptica: Instrumentos, Visión y Ondas Físicas

Instrumentos Ópticos

Lupa

Es un instrumento óptico. Para ver un objeto con nitidez, es necesario situarlo cerca. La lupa es una lente que permite acercar el objeto al ojo y, a su vez, ampliarlo. Es una lente convergente, es decir, más ancha en el centro que en los extremos. Por ello, el objeto debe colocarse entre la lente y el foco para obtener una imagen virtual, ampliada y derecha.

Microscopio

Sigue la misma mecánica que la lupa, pero la luz atraviesa más de una lente. De esta manera, se obtiene una ampliación mayor, ya que los aumentos se multiplican.

Defectos de Visión

Los defectos de visión pueden corregirse con gafas o lentes adecuadas.

Miopía

El globo ocular está "abombado" o presenta demasiada convergencia. Por ello, la imagen se forma delante de la retina, especialmente en objetos alejados. Para su corrección, se utilizan lentes divergentes.

Hipermetropía

Es el efecto contrario a la miopía. La imagen se forma detrás de la retina. Para su corrección, se emplean lentes convergentes.

La Cámara Fotográfica

Es un sistema óptico formado por lentes, generalmente convergentes, y consta de varias partes:

• Cuerpo: En la parte trasera del cuerpo es donde se forma una imagen real e invertida del objeto. La imagen se registra en un film fotográfico sensible. Este film cumple una función similar a la retina del ojo humano.
• Objetivo: Es un sistema de lentes convergentes que capta la luz reflejada del objeto.
• Visor: Permite enfocar la imagen que se desea capturar en el film.
• Obturador: Controla el tiempo de exposición, es decir, el lapso durante el cual la luz incide sobre la película.
• Diafragma: Es un anillo metálico formado por hojas metálicas superpuestas. Regula la cantidad de luz que incide sobre el film y el diámetro de la apertura del objetivo. El diafragma cumple una función similar a la del iris y la pupila del ojo humano.

El Ojo Humano

El ojo humano es un sistema óptico que forma una imagen real e invertida de un objeto.

• Córnea: Es una lente casi plana y de cierta dureza, situada en la parte exterior, por la cual entra la luz.
• Iris: Es un diafragma que limita la cantidad de luz entrante y otorga el color al ojo.
• Pupila: Es la abertura central del iris y se encuentra en el humor acuoso.
• Cristalino: Es una lente convergente unida al globo ocular mediante los músculos ciliares, los cuales lo acomodan para producir el enfoque deseado.
• Retina: Es la "pantalla" donde se forma la imagen del objeto. La imagen resultante es invertida y se transmite por el nervio óptico al cerebro, que es quien la interpreta y "endereza".

Ondas Estacionarias

Cuando en un medio elástico interfieren dos ondas armónicas de la misma frecuencia, amplitud, velocidad y naturaleza, que se propagan en la misma dirección pero en sentido contrario, se forma una onda estacionaria.

Y(1) = A sen (wt-kx)

Y(2) = A sen (wt+kx)

Y(tot) = 2A cos (kx) * sen (wt)

Vientres

Son los puntos de amplitud máxima. cos(kx) = ±1 → kx = nπ

x = nπ/k = nλ/2

Nodos

Son los puntos de amplitud mínima (nula). cos(kx) = 0 → kx = π/2 + nπ

x = (π/2 + nπ)/k = (2n+1)λ/4