Óptica Geométrica: Refracción, Reflexión y Defectos Visuales

Refracción

Un rayo se refracta cuando pasa de forma oblicua de un medio a otro en el que viaja a una velocidad distinta. El ángulo de refracción (r') es el formado por el rayo refractado y la normal.

Leyes de la Refracción:

1. El rayo incidente, el refractado y la normal están en el mismo plano.
2. Se cumple la ley de Snell.

Reflexión

Un rayo de luz se encuentra con una superficie que lo hace retroceder cambiando de dirección y sentido. La onda reflejada lo hará con un ángulo igual que el de la onda incidente, medido desde la perpendicular a la superficie donde se refleja la onda.

Leyes de la Reflexión:

1. El rayo incidente, el reflejado y la normal están en el mismo plano.
2. El ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión son iguales.

Defectos Visuales

Hipermetropía

La imagen se forma detrás de la retina debido a un defecto de convergencia de la córnea (insuficiente poder dióptrico) y/o una corta longitud axial del ojo. Las imágenes de los objetos cercanos se forman detrás de la retina, el punto próximo está alejado del ojo y se necesitan lentes convergentes para acercarlo. Estas lentes forman imágenes virtuales, derechas y de mayor tamaño que el objeto, siempre que éste se encuentre a menor distancia que el foco objeto.

Miopía

Causada por el exceso de convergencia de la córnea (debido al aumento de su curvatura) y/o gran longitud axial del ojo. Por tanto, al ser la potencia dióptrica mayor de lo normal, el foco imagen se adelanta formándose así la imagen delante de la retina. El punto remoto del ojo se acerca y los objetos lejanos se ven borrosos. Se corrige con lentes divergentes que “restan” el exceso de potencia de la córnea alejando el punto remoto al infinito.

Instrumentos Ópticos

Lupa

Nos permite colocar el objeto a una menor distancia que el punto próximo gracias a una lente convergente biconvexa que permite que veamos el objeto con mayor tamaño. Para ello, el objeto debe estar situado entre el foco objeto y la lente de forma que la imagen sea virtual y se forme en el punto próximo.

Conceptos Importantes

Dioptría

Una dioptría es el poder de convergencia de una lente de distancia focal f'=1m --> c=1/f'.

Índice de Refracción

Cociente de la velocidad de la onda en el vacío (c) y la velocidad de la onda en ese medio --> n=c/v.

Reflexión Total

Cuando el índice de refracción de un material es mayor que el índice de refracción del material al que pasa el rayo, existe un ángulo límite a partir del cual no se produce refracción y, por tanto, el rayo será reflejado.

Ángulo Límite

Es el mayor valor del ángulo de incidencia para el cual todavía existe ángulo de refracción --> i(lim)=arcsen(n2/n1).