Las propiedades ópticas de la lente

El uso más frecuente de la palabra óptica, se encuentra en los grandes letreros con que se anuncian las casas que se dedican a la venta de anteojos. También se asocia al nombre con la venta de equipo fotográfico, lentes de aumento, binoculares, telescopios, microscopios y otros aparatos similares. Pero en realidad la óptica se ocupa del estudio de lentes planas y curvas, los rayos de luz, las leyes de reflexión y refracción y algunos otros términos semejantes.

“La óptica presenta una ilustración todavía más clara de cualquier otra rama de la física de la tendencia peculiar progresiva de la investigación científica de abandonar el punto de partida original, las impresiones sensoriales específicas, para ubicar a los conceptos físicos sobre bases más objetivas. Pues, tanto que la mayoría de los conceptos ópticos más importantes, la luz y el color, se derivaron originalmente a partir de nuestras impresiones visuales, estos conceptos nada tienen que ver hoy en día con las sensaciones inmediatas de la percepción. De hecho, están relacionados con los conceptos de ondas electromagnéticas y periodos de vibración (frecuencias), una visualización o forma de desarrollo que se ha justificado por los frutos abundantes a que ha dado lugar.”

A través de la singular ventana que son nuestros ojos, la luz nos ha permitido conocer y entender mejor el mundo y apreciar su belleza. La visión necesita dos elementes, el primero de ellos es la luz, que es una entidad física con propiedades muy particulares, y que existe independientemente de que nosotros la veamos. El otro es el ojo, que es sensible a la luz y transmite al cerebro la información captada al absorber la luz.

Las antiguas culturas usaban lentes y los espejos para desviar la luz del Sol, y sólo muchos siglos después se aprendió a aprovechar el poder amplificador de estos instrumentos. Al desarrollo de las teoría de la luz y de los instrumentos ópticos han contribuido no solamente los físicos, si no también ingenieros, matemáticos, astrónomos, biólogos, filósofos, y muy especialmente los médicos; ya que querían entender perfectamente el fenómeno de la visión y curar defectos de la vista.

Lo que nos permite identificar los objetos en una imagen es el contraste entre unas zonas y otras; el claroscuro. Los cambios en la intensidad de la luz y los contrastes sirven para reconocer inequívocamente los objetos en movimiento. Esto se debe a una compleja combinación de factores, en primer lugar los objetos luminosos y oscuros, ya que algunos objetos son focos o fuentes de luz, y los demás sólo la reciben. En segundo lugar la luz propagada en todas las direcciones posibles, ya que viaja sin detenerse a través de la atmósfera y aun donde no hay atmósfera, hasta que se encuentra con un obstáculo que no permite su paso; es decir que la luz se propaga en línea recta mientras no haya nada que la desvíe.

Los obstáculos pueden tener muy diversos efectos sobre la luz. Algunos de los objetos, los llamados opacos, no la dejan pasar. Y el resultado es que la zona detrás de estos objetos permanece a oscuras, es una zona de sombras.

El que la luz no logre atravesar un objeto puede deberse a dos razones: ya sea que el objeto refleje la luz que incide sobre su superficie, o ya sea que la absorba. La mayoría de los cuerpos opacos reflejan una parte de la luz que les llega y absorben el resto. Las superficies claras reflejan más luz de las que les llega y absorben; en cambio, cuando una superficie se ve oscura a pesar de estar iluminada, es porque absorbe la mayor parte de la luz que recibe. Una vez que esa luz fue absorbida, ya no se regresa.

No todos los objetos son opacos; los hay también transparentes, que son los que dejan pasar la luz, o al menos una fracción de ella. La atmósfera es transparente, así como otros gases; también lo son algunos líquidos como el agua y alcohol, y algunos sólidos, como el vidrio y la lucita. En realidad habría que aclarar que ninguno de estos materiales es perfecto transmisor de luz. El único medio que deja pasar toda la luz sin absorberla es el vacío, el espacio donde no hay materia.

Los materiales Transparentes tienen otro efecto interesante sobre la luz: la refractan. Esto significa que al entrar la luz en el material cambia su dirección de propagación. Durante su recorrido en el interior del material la luz se propaga en línea recta, pero si llega a cambiar nuevamente el medio, d=se refracta otra vez.

La mayoría de las superficies de los cuerpos son ásperas o irregulares, y producen por ello una reflexión difusa, enviando la luz reflejada a todas las direcciones posibles. Una superficie lisa y bien pulida, en cambio, produce una reflexión regular: la luz que incide en una determinada dirección es reflejada en otra dirección bien determinada. En este caso li que se pone de manifiesto con la reflexión no es la superficie reflectora, sino los objetos cuyas imágenes se ven reflejadas. De hecho un reflector perfectamente liso y limpio es invisible, como lo son las superficies de los espejos.

Cuando ves un espejo, lo único que se ve es la imagen reflejada. Este tipo de reflexión se llama especular; y ha despertado el interés de la humanidad desde tiempos inmemoriales, y ha tenido múltiples aplicaciones en ámbitos tan variados como el arreglo personal, el arte, el transporte, las comunicaciones, la astronomía, y por supuesto, los actos de magia.

La reflexión especular, se rige por varias leyes. La primera nos dice que el rayo incidente y el reflejado se encuentran siempre sobre el mismo plano, la segunda, que el ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión son iguales. Lo que hace la reflexión es invertir el sentido de lo que llamamos derecha e izquierda. La imagen producida por un espejo plano tiene una característica asombrosa: parece estar atrás del espejo.

Los espejos curvos también reflejan, pero producen una imagen distorsionada. Esto hace que en un espejo convexo quepan más objetos; ya que su campo visual es más amplio que el de un espejo plano. Por tal motivo suelen emplearse los objetos convexos, llamados panorámicos, para la vigilancia en los comercios, como auxiliares del tránsito y para aumentar la visibilidad de los conductores de automóviles y autobuses.

Una forma particularmente útil de espejo cóncavo es la parabólica. La razón de ello es que una parábola refleja un haz de rayos paralelos de tal manera que los rayos reflejados pasan todos por el mismo punto; es decir, los enfoca. Los grandes telescopios astronómicos usan reflectores parabólicos para enfocar la tenue luz que viene casi paralela desde las lejanas estrellas. También por ello las antenas de microondas se construyen

...