Teoría

¿Qué es la refracción? 

La refracción es un fenómeno en el cual la luz se dobla al pasar a una sustancia transparente a otra, al igual que el agua y el sonido. La refracción de la luz consiste en la desviación de los rayos luminosos cuando ellos pasan de un medio a otro de distinta densidad óptica. Sin ella no podríamos ver, debido a que causa el enfoque de la luz en nuestra retina. Además, es la base para los lentes y el arco iris. Este proceso es sumamente importante, ya que, permite el aumento de los lentes; además, el cambio que experimenta la dirección de propagación de la luz cuando atraviesa oblicuamente la superficie de separación de dos medios. Las lentes, las máquinas fotográficas, el ojo humano y, en general, la mayor parte de los instrumentos ópticos basan su funcionamiento en este fenómeno óptico.

¿Qué es la difracción?

La difracción es un fenómeno que ocurre al momento en el que las ondas que forman luz atraviesan un orificio estrecho, ya que, este se deforma y desde ese punto no avanza en forma de haz; sin embargo, estos se abrirán debido a que el orificio actúa como un nuevo emisor. Por lo tanto, la difracción hace que la luz ya no se concentre en un solo punto, si no que, se va a dispersar y va a representar  esa deformación de la onda.

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William Snell  (1591-1626)

Matemático y astrónomo holandés, que además de descubrir la ley de refracción, ideó un método para medir el radio de la tierra. La ley de Snell de la refracción, a pesar de haberse descubierto en 1620, se divulgó ampliamente a través de la obra Dióptrica, publicada en 1703 por el físico holandés C. Huyghens.

Leyes de la refracción

•       El índice de refracción, n, de un medio material es el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío, c, y la velocidad de la luz  v, en este medio, es decir:

 

•       “Cuando la luz pasa de un medio, cuyo índice de refracción es n₁, cuyo índice de refracciones n₂, tendremos siempre que

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•      Donde θ₁ es el ángulo de incidencia y θ₂ es el ángulo de refracción”Tabla de índices de refraccón del material

Tabla del índice de refracción dependiendo del medio

Sustancia	n
Hielo	1.31
Sal de Cocina	1.54
Cuarzo	1.54
Circonio	1.92
Diamante	2.42
Rutilo	2.80
Vidrio	1.50
Alcohol Etílico	1.36
Agua	1.33
Glicerina	1.47
Di sulfuro de Carbono	1.63
Vacío	1
Aire	1.0002926
Acetaldehído	1.35
Solución de Azúcar (30%)	1.38
1-Butanol (20ºC)	1.399
Heptanol (25ºC)	1.423
Solución de Azúcar (80%)	1.52
Benceno (20ºC)	1.501
Metanol (20ºC)	1.329

Lentes esféricos

Lentes convergentes

De cada uno de los puntos del objeto salen miles de rayos que llevan la información del objeto y se concentran en un punto donde se forma su imagen. Aquí estudiamos la imagen que dan rayos paraxiales. Si los rayos son paraxiales la imagen es única, en caso contrario se forma una imagen difusa.

Rayo Paraxial:  rayo luminoso que forma un ángulo pequeño con el eje de un sistema óptico centrado.  ("Casos de formación de imagen según la posición delobjeto", 2016)

En los siguientes graficos el objeto se dibuja en negro. Si la imagen  es real se ve de color azul y si es virtual en verde.

1.- Si el objeto está situado entre 2F y el infinito (menos infinito), la imagen estará entre F' y 2F' y será invertida, real y más pequeña.

Recuerda que la distancia del objeto a la lente es s, y la de la imagen a la lente es s'. Las distancias focales son: f para la distancia objeto y f ' para la distancia imagen.

s > 2f  f '< s' <2f '

2.- Si el objeto está situado en 2f, la imagen estará en 2 F', y será igual, invertida y real.

s = 2f s' = 2f '

3.- Si el objeto está situado entre 2F y F, la imagen estará situada más allá de 2 F' y será mayor, invertida y real.

2f > s > f s' > 2f '

4.- Si el objeto está situado en F la imagen no se forma (se formaría en el infinito)

s = f s' = infinito

5.- Si el objeto está situado entre F y la lente, la imagen estará entre F y el infinito y será virtual (la forman las prolongaciones de los rayos), mayor y derecha.

s < f s' < f (virtual)

Lentes divergentes

Sea cual sea la posición del objeto frente a la lente la imagen siempre será virtual, menor y derecha.

¿Podrá estar la imagen en algún momento a mayor distancia de la lente que la distancia focal objeto?

Para cualquier s, s' menor y virtual

Las imágenes virtuales no se pueden recogen sobre una pantalla. Los rayos que proceden de un punto objeto no se cortan en ningún lugar al otro lado de la lente, por lo tanto no podemos recogerlos sobre una pantalla para obtener una imagen de ese punto. El sistema óptico del ojo si puede recoger esos rayos divergentes y obtener una imagen del objeto en la retina. El objeto nos parece que está en un punto virtual.