Mostrando entradas con la etiqueta luz. Mostrar todas las entradas
Mostrando entradas con la etiqueta luz. Mostrar todas las entradas

viernes, 4 de febrero de 2011

OBJETIVOS E IMAGENES: LA DISTANCIA FOCAL

¿A qué le llamamos distancia focal? ¿Qué se tiene en cuenta para calcular la distancia focal en nuestros objetivos? Antes de responder a estas preguntas, y para poder entenderlo mejor, veamos como desvía la luz una lente positiva simple:

El « poder de desviación de la luz» de un objetivo es una combinación de todos los factores que regulan la refracción: índice de refracción, ángulo de incidencia y longitud de onda. 

El efecto de la longitud de onda  (la aberración cromática, por ejemplo) queda prácticamente reducido a cero mediante el uso de varios elementos en un objetivo «compuesto», que son los utilizados más extensamente. 

Para una distancia dada del sujeto, el poder de desviación de la luz de un objetivo depende de los factores siguientes:

1) El índice de refracción del vidrio del objetivo, y

2) El no paralelismo de las superficies anterior y posterior (que determinarían el ángulo de incidencia en cada uno de estos límites).




Un cristal de bajo índice de refracción convertido en un objetivo «grueso» puede producir la misma desviación general de la luz que otro cristal de alto índice de refracción convertido en objetivo «delgado». Por lo tanto, el índice de refracción no es por sí mismo ninguna guía para determinar el poder de desviación de nuestro objetivo.

Al contrario, combinamos la forma y el índice de refracción en una nueva unidad, llamada distancia focal

Supongamos que un objetivo se emplea para hacer converger luz procedente de un objeto situado a una distancia relativamente tan grande que los rayos luminosos llegan al objetivo virtualmente paralelos (o sea un objeto situado «en el infinito»). 

El punto en que se enfocan estos rayos se conoce con el nombre de «foco principal» del objetivo. La medición de la distancia entre el foco y el centro de un objetivo positivo simple, como el de la figura de abajo, nos da la distancia focal del objetivo. 

Un cristal de aumento, por ejemplo, cuando concentra los rayos solares hasta quemar un trozo de papel debe estar a su distancia focal respecto de dicho papel.




La distancia focal es una medición del poder que tiene un objetivo de desviación de la luz, tomando en cuenta el índice de refracción y la forma. En el caso de un objetivo positivo simple, puede considerarse la distancia entre el centro de la lente y el punto en que los rayos incidentes paralelos quedan reunidos a foco.


viernes, 28 de enero de 2011

PROPIEDADES DE LA LUZ: LA REFRACCIÓN

Una propiedad de la luz que es de primera importancia en fotografía puede apreciarse cuando un rayo luminoso atraviesa oblicuamente un material transparente para penetrar en otro. El cambio de dirección que se produce entonces se conoce con el nombre de «refracción».


 Refracción en gotas de agua
 
Cada rayo luminoso, si bien se desplaza en línea recta, tiene también un movimiento ondulante (de ondas). Su “frente de onda” puede dibujarse en forma de una línea perpendicular a la dirección general de  desplazamiento, algo parecido a una hilera de crestas de olas que avance sobre las aguas del mar. 

Ya sabemos por anteriores artículos de este blog que la velocidad de la luz varía con el material a través del cual pasa. Alcanza su velocidad máxima cuando se transmite a través del vacío (300.000 kilómetros por segundo), es ligeramente más lenta en el aire y todavía más lenta en el vidrio.

Cuanto más denso es el material, más lenta es la velocidad de la luz.

Cuando la luz pasa desde el aire en ángulo recto y penetra en un bloque de vidrio transparente, disminuye también la velocidad de todo su frente de ondas. No se produce ningún cambio de dirección. Sólo disminuye imperceptiblemente la velocidad.

Pero observemos lo que ocurre cuando un rayo luminoso pasa oblicuamente del aire al interior de un vidrio transparente o un vaso lleno de agua: Un lado del frente de ondas llega al material denso primeramente y disminuye su velocidad. El extremo opuesto del frente de ondas sigue a su velocidad originaria un poquitín más, lo suficiente para «pisar los talones» del frente de ondas, y, por lo tanto, “doblegar” la dirección del rayo luminoso, alejándolo del punto limítrofe.


Refracción en un vaso de agua

 
El efecto viene a ser como una fila de bañistas que penetren corriendo diagonalmente en el mar: los que llegan primero al agua disminuyen de velocidad, alterando con ello la dirección de desplazamiento de toda la hilera.


Gráfico de refracción de la luz


La refracción de la luz es la clave de la óptica fotográfica, porque sin ella los objetivos no podrían desviar la luz para formar imágenes fotográficas.

¿Cómo podemos medir la magnitud de desviación de la luz? 

Suponiendo que proyectamos un estrecho haz de luz oblicuamente para hacerlo penetrar en un bloque de vidrio, las posiciones de la superficie aire/vidrio y la dirección de la luz incidente y la refractada las podemos registrar en un gráfico. 


 Medición del índice de refracción


Se traza una línea «normal», perpendicular a la superficie del vidrio, en el punto de contacto. Como en el caso de la reflexión, el ángulo descrito por el rayo de luz incidente con esta normal recibe el nombre de «ángulo de incidencia». 
El ángulo formado por el rayo refractado con la normal dentro del vidrio se conoce con el nombre de “ángulo de refracción”), el cual es (por razón de ser el vidrio más denso que el aire) menor que el ángulo de incidencia.

Por lo tanto, puede decirse que el «poder de desviación de la luz» de un material transparente viene indicado por su índice de refracción. 

La luz que incide en la superficie del nuevo material y formando ángulo recto (o sea, desplazándose a lo largo de la normal) no se refracta nada, por cuanto resulta afectado uniformemente el frente de ondas. Cuando aumenta el ángulo de incidencia con la normal, aumenta también el cambio en dirección por refracción.

Refracción de la luz blanca en sus longitudes de onda

Una última cuestión: Hasta aquí hemos venido diciendo que la “luz” es refractada. La luz blanca es una banda de longitudes de onda, cada una de las cuales es refractada por una cantidad ligeramente diferente. Por lo tanto, suelen usarse los valores del índice de refracción de las longitudes de onda situadas hacia la mitad del espectro visible (verde). Las longitudes de onda azules son refractadas un poco más y las rojas un poco menos.

Resumiendo:

«Refracción» es la desviación de la luz que pasa oblicuamente desde un medio transparente a otro de densidad distinta. La luz se desvía hacia la normal en el medio más denso.

El cambio general en la dirección de la trayectoria de la luz depende de  lo siguiente:

  1. Del tipo del material (su índice de refracción).
  2. La dirección desde la cual la luz incide en el material (ángulo de incidencia).
  3. La longitud de onda de la luz.
  Refracción en tres copas