La Lupa: Descripción, Formación de Imágenes y Aumentos

La lupa, o microscopio simple, es el más sencillo de los instrumentos ópticos: es una lente convergente de pequeña distancia focal (y, por tanto, de gran potencia) con la que se sitúa el objeto entre el foco objeto y la lupa, de manera que se obtiene una imagen virtual, derecha y aumentada.

Con ello aumentamos el tamaño de la imagen en la retina (aumentando el ángulo de visión). Para un ojo normal, el punto próximo, situado a 25 cm, es el punto donde se ven los objetos con mayor ángulo y nitidez. Cuando enfocamos con la lupa, la imagen se forma en el punto próximo (s’ = -0,25 m).

Aumento Óptico de la Lente

El aumento óptico de la lente es, por tanto:

Aumento Comercial

Corresponde al caso en el que el objeto se sitúa en el foco de la lupa. En esta situación, la imagen que forma la lente está en el infinito. Sin embargo, en la retina se forma una imagen real (correspondiente a la visión sin acomodación). El aumento comercial se calcula con la siguiente expresión:

La Cámara Fotográfica: Funcionamiento y Formación de Imágenes

Una cámara fotográfica clásica consta principalmente de un objetivo (lente convergente o sistema de lentes), una caja opaca (basada en el funcionamiento de la cámara oscura) y una película fotográfica o sensor de imagen electrónico (CCD).

Su óptica se basa en una lente convergente que produce una imagen real, invertida y disminuida sobre la película fotográfica. Para ello, el objeto se sitúa a una distancia mayor que 2F.

Enfoque en la Cámara

Cuando se fotografía un objeto lejano, la imagen se forma en el foco imagen. Para enfocar objetos más próximos, es necesario sacar el objetivo, es decir, alejar la lente de la película.

El Ojo Humano: Estructura, Visión y Acomodación

El ojo es el órgano de la visión. Es un sistema óptico de forma esférica y un diámetro de 2,5 cm. La luz que procede de un foco se refracta en el cristalino y produce una imagen sobre la retina, que será real, invertida y disminuida.

Elementos Principales del Ojo

• Córnea: Estructura hemisférica transparente localizada al frente del órgano ocular, que permite el paso de la luz y que protege al iris y al cristalino.
• Iris: Membrana coloreada del ojo.
• Pupila: Abertura de diámetro variable.
• El interior está relleno de dos líquidos (humor acuoso y vítreo) de índice de refracción 1,34.
• Cristalino: Lente convergente biconvexa de potencia (y focal variable). Sobre él actúan los músculos ciliares, que modifican su curvatura.
• Retina: Cámara posterior del ojo, tapizada de células sensibles a la luz, que enlazan con el nervio óptico.

Acomodación del Ojo

La acomodación es el proceso por el cual el ojo se adapta a objetos situados a distintas distancias. Cuando el objeto se encuentra en el infinito, el cristalino relajado produce la imagen directamente sobre su foco, la retina. Es el punto remoto del ojo. A medida que el objeto se acerca, la imagen se produce más allá de la focal imagen. Para que siga cayendo sobre la retina, los músculos ciliares abomban el cristalino, reduciendo su distancia focal (aumentando su potencia), de manera que se sigue formando una imagen nítida sobre la retina. Este proceso de acomodación del cristalino tiene su límite en el punto próximo del ojo (distancia a partir de la cual el cristalino no puede seguir abombándose), que en un ojo sano está en torno a los 25 cm.

Defectos de la Visión: Miopía, Hipermetropía y Otros

El ojo es el órgano de la visión. Es un sistema óptico de forma esférica, con un diámetro de 2,5 cm y de tipo convergente. La luz que procede de un foco se refracta en el cristalino y produce una imagen sobre la retina, que será real, invertida y disminuida.

Existen varios defectos de la visión relacionados con las características del cristalino y la córnea:

Miopía

Debido a un exceso de convergencia del cristalino (o un ojo más alargado), la imagen se produce antes de la retina, con lo que los objetos alejados se ven distorsionados. Los objetos cercanos se ven correctamente. Se corrige con lentes divergentes (que hacen que la imagen del conjunto lente + cristalino se sitúe sobre la retina).

Hipermetropía

Debido a un defecto de convergencia del cristalino (o un ojo más corto), la imagen de los objetos próximos focaliza más allá de la retina y la imagen no es nítida. La visión lejana es normal. Se corrige con lentes convergentes (que hacen que la imagen del conjunto lente + cristalino se sitúe sobre la retina).

Presbicia o Vista Cansada

Debido a la edad, el cristalino pierde flexibilidad y capacidad de acomodación; el punto próximo se aleja y no se perciben con claridad los objetos próximos. Se corrige con lentes convergentes.

Astigmatismo

Es un defecto de esfericidad, generalmente de la córnea, con lo que diferentes ejes del plano del objeto se enfocan en distintos puntos del ojo, no enfocándose correctamente ni objetos cercanos ni lejanos. Se corrige con lentes cilíndricas.

Ley de Coulomb e Intensidad de Campo Eléctrico

Ley de Coulomb

Dos cuerpos cargados se atraen o repelen con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. Su módulo viene dado por:

La dirección es la de la recta que une ambos cuerpos y el sentido depende del signo relativo de las cargas (mismo signo se rechazan, signos contrarios se atraen). Las fuerzas son iguales y opuestas (ley de acción y reacción) y de alcance infinito.

Campo Eléctrico

Es la región del espacio en la que se aprecia la perturbación provocada por la presencia de una carga. Se define en cada punto del espacio un vector denominado intensidad de campo eléctrico o, simplemente campo eléctrico, como la fuerza que aparece sobre una carga unidad positiva que se introduce en dicho punto.

Campo Electrostático Creado por una Carga Puntual

(o esférica con )

Consideremos un punto material de carga q1 que se encuentra en un lugar del espacio. El campo electrostático es la región del espacio en la que se aprecia la perturbación de tipo eléctrico creada por ella. Es una magnitud vectorial cuyo valor en cada punto viene dado por:

Las líneas de fuerza salen radialmente de las cargas y son abiertas (terminan en el infinito si están solas o parten de las positivas y terminan en las negativas). Según el signo de la carga que produce el campo, tenemos dos casos:

• Cargas positivas: Las líneas salen de la carga positiva (el sentido del campo siempre es opuesto a la carga); son fuentes.
• Cargas negativas: Las líneas entran en la carga negativa (el sentido del campo es hacia la carga); son sumideros de líneas de campo.