Mon De Soto
Abstract
Estos pretenden ser unos apuntes de resumen solamente de teoría, ver ejercicios en www.fiquipedia.es. Se trata el bloque de 2º Bachillerato LOMCE " Óptica geométrica " que se implanta en el curso 2016-2017, cubriendo contenidos, y a veces citando criterios de evaluación y estándares de aprendizaje evaluables. Recomendación: en problemas de este bloque citar siempre la aproximación paraxial y la norma DIN 1335. La separación entre óptica física y óptica geométrica es un criterio personal: Óptica geométrica: realiza el estudio de los fenómenos luminosos utilizando el concepto de rayo. • Medios homogéneos e isótropos, propagación rectilínea de la luz que indica dirección propagación: rayo • Rayos son independientes entre sí: no son alterados si se cruzan. • Rayos siguen trayectorias reversibles: su trayectoria es independiente del sentido de propagación. • Se cumplen leyes reflexión y refracción, pero se manejan otras expresiones: típico posiciones no ángulos. 1. Conceptos básicos óptica geométrica • Habitualmente solo se consideran superficies planas y/o esféricas con aproximación paraxial. • Dioptrio: conjunto formado por dos medios transparentes con índices de refracción distintos, separados por una superficie. Según la superficie puede ser plano o esférico. Lente construible con dos dioptrios. • Centro de curvatura, radio de curvatura son relativos a un dioptrio esférico o un espejo esférico. • Sistema óptico: conjunto de varios dioptrios y/o espejos (varios elementos ópticos, aunque a veces se usa el término sistema óptico para hacer referencia a un único elemento, lente o espejo) • Sistema óptico centrado: todos los centros de curvatura están en una misma recta, llamada eje óptico. • Eje [de simetría] óptico o eje principal: eje común a todas las superficies del sistema óptico centrado. • Vértice o centro óptico de un dioptrio o espejo: punto de intersección entre dioptrio esférico o espejo y eje óptico. En lentes se puede decir que es el punto tal que todo rayo que pasa por él no se desvía. • Objeto: elemento del que parten los rayos. Imagen: elemento donde convergen rayos que salen de objeto. • Imagen real de A: si los rayos procedentes de punto A tras propagarse por un sistema óptico convergen en un punto A', este punto se llama imagen real de A. Las imágenes reales pueden recogerse en una pantalla. • Imagen virtual de A: si los rayos procedentes de un punto A tras propagarse un sistema óptico divergen – son las prolongaciones (en sentido contrario al de propagación) las que se cortan en un punto A', este punto recibe el nombre de imagen virtual del A. No pueden recogerse sobre una pantalla. • Foco imagen [F']: punto imagen de un punto situado en el infinito por la izquierda, de modo que sus rayos llegan paralelos al sistema óptico de izquierda a derecha. " Es s' para s=∞ ". • Foco [objeto] [F]=punto tal que todos los rayos que salen de él y pasan por el sistema salen paralelos al eje óptico. " Es s para s'=∞ ". • Nota: foco a veces se usa en sentido de imagen " enfocada " : punto o región donde convergen los rayos. 1.1 Norma de representación DIN 1335. Resumen • Sistema de coordenadas ortonormal: eje x es eje óptico, y origen de coordenadas el centro óptico: posiciones y distancias a la derecha y encima del origen son positivas, a izquierda y debajo son negativas. • La dirección de salida de la luz coincide con el eje x positivo, se propaga de izquierda a derecha. Como la luz proviene del objeto, éste suele estar a la izquierda del centro óptico. • Los rayos son representados con líneas con flechas para indicar su sentido de propagación • Los puntos se representan con letras mayúsculas. • Las distancias y segmentos se representan con minúsculas, o con nombre de punto inicial y final. • Los elementos que hacen referencia a la imagen se designan con las mismas letras que hacen referencia al objeto, pero añadiéndoles una " prima ". Ejemplo s y s', NO usar si y so! • La norma trata ángulos pero los trazados de rayos no suelen incluirlos salvo para deducir expresiones con posiciones. Sí es relevante que el criterio de ángulos permite tratar reflexión como refracción con n=-n' Comentarios importantes sobre representación / nomenclatura / unidades y signos: • Se usan unas letras habituales para ciertos elementos y distancias: s posición objeto (s' imagen), y/y' tamaño, C centro de curvatura, F/F' foco, R radio. (en condiciones normales el valor de f=F, y de r=R). • El rayo en su propagación se representa por una línea continua. Para la prolongación del rayo por donde no se propaga se utiliza una línea discontinua. • Las lentes se pueden representar con una línea vertical recta, con símbolos para indicar tipo de lente (↕ lente convergente, flecha invertida divergente). Usar una recta es adecuado por la aproximación paraxial. • La escala en eje x e y no tiene por qué ser la misma, y de hecho no suele serlo: en el eje y se amplía más para ver mejor los objetos y el trazado de rayos.
