Trabajo de fisica: Lentes y la formacion de la imagen

Las Lentes Las Lentes y y

la formación de la Imagenla formación de la Imagen

IntroducciónIntroducción

• Por mucho tiempo, y hasta nuestros días hemos conocido lo que es tener problemas a la visión, caracterizados por una simple cita al médico y donde nos dicen que debemos utilizar lentes. Pero, ¿Qué es en realidad lo que eso quiere decir?,¿ Que relación existe entre nuestras lentes y nuestros ojos?.

• La formación de la imagen de nuestra visión es un proceso maravilloso que estudiado con mucha atención, nos muestra el arte del cuerpo humano.

• Son temas que se detallaran a través de estas diapositivas.

Historia de las LentesHistoria de las Lentes

• Las primeras lentes, que ya conocían los griegos y romanos, eran esferas de vidrio llenas de agua. Estas lentes rellenas de agua se empleaban para encender fuego. En la antigüedad clásica no se conocían las auténticas lentes de vidrio; posiblemente se fabricaron por primera vez en Europa a finales del siglo XIII. Los procesos empleados en la fabricación de lentes no han cambiado demasiado desde la edad media, salvo el empleo de brea para el pulido, que introdujo Isaac Newton. El reciente desarrollo de los plásticos y de procesos especiales para moldearlos ha supuesto un uso cada vez mayor de estos materiales en la fabricación de lentes. Las lentes

de plástico son más baratas, más ligeras y menos frágiles que las de vidrio.

Las LentesLas Lentes• Una lente es un sistema óptico centrado formado por dos dioptrios de los

cuales uno, por lo menos, acostumbra a ser esférico, y dos medios externos que limitan la lente y tienen el mismo índice de refracción.

• Si el grosor de la lente es despreciable, comparándolo con los radios de curvatura de las caras que la forman, recibe el nombre de lente delgada.

• Desde el punto de vista óptico cada cara es un dioptrio .De acuerdo a su

forma tenemos los siguientes: • Lentes Convergentes: • Biconvexa • Planoconvexa • Menisco convergentes

• Lentes Divergentes:• Bicóncava • Planocóncava• Menisco divergente

Fabricación de las LentesFabricación de las Lentes1. Se cierra una lente en bruto a partir del bloque de vidrio.2. Se le da una primera forma a la pieza en bruto prepulimentándola sobre

una placa plana de hierro colado cubierta con una mezcla de granos abrasivos y agua.

3. Para formar la superficie redondeada de la lente se la talla con herramientas cóncavas o convexas cargadas con abrasivos. La superficie de una lente convexa se forma mediante una herramienta

cóncava y viceversa. 4. Pulido: que se realiza mediante una herramienta de hierro cubierta de

brea y bañada con mordiente rojo y agua. Tras el pulido, la lente se 'remata' rectificando el borde hasta que el centro físico coincida con su centro óptico (el centro óptico es un punto tal que cualquier rayo luminoso que pasa por él no sufre desviación). Durante este proceso se coloca la lente en el bastidor de un torno, de forma que su centro óptico se encuentre en el eje de giro, y se rectifican los bordes con una tira de latón cargada con abrasivo.

Lentes ConvergentesLentes Convergentes• Son más gruesas en el centro que en los extremos. Se representan

esquemáticamente con una línea con dos puntas de flecha en los extremos.• Según el valor de los radios de las caras pueden ser:   

(1) Biconvexa (2)Planoconvexa (3)Menisco convergente

Lentes DivergentesLentes Divergentes

• Son más delgadas en la parte central que en los extremos. Se representan esquemáticamente por una línea recta acabada en dos puntas de flecha invertidas.

• Según el valor de los radios de las caras (que son dioptrios) pueden ser

bicóncavas (4), plano cóncavas (5) y menisco divergente (6).

Elementos de las LentesElementos de las Lentes

• Una lente está compuesta por dos superficies esféricas, cada una con su centro de curvatura. La línea que une los centros de curvatura se llama eje principal.

• El centro geométrico de la lente es el Centro óptico, O.• Centro de curvatura, C y C', son los centros de las superficies que forman

sus caras.

• Todas las rectas que pasan por el Centro óptico son ejes secundarios.

• Foco principal imagen en las lentes convergentes es el punto situado sobre el eje en el que inciden los rayos que vienen paralelos al eje principal.

• En las lentes divergentes es el punto del eje del que parecen diverger los rayos que vienen del infinito después de atravesarla.

• Existe un foco objeto y un foco imagen. ¿Podrías definirlos? ¿Cómo salen de la lente los rayos que parten del foco objeto?

• Las distancias focales son las distancias entre el foco principal y el centro óptico.

La Refracción en las LentesLa Refracción en las Lentes

• Lentes Convergente: Refractan* los rayos paralelos hacia un punto llamado foco, o sea convergen* en el foco: F (foco)

• Lentes Divergentes: Refractan* los rayos de luz paralelos en dirección del primer foco:

• *Refracción: La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción

distintos. • *Converger: Concurrir a un mismo punto.

Formación de Imágenes en las Formación de Imágenes en las LentesLentes

• Lentes convergentesLentes convergentes: Para proceder a la construcción de imágenes debidas a lentes convergentes, se deben tener presente las siguientes reglas:

• Cuando un rayo incide sobre la lente paralelamente al eje, el rayo emergente pasa por el foco imagen F'. Inversamente, cuando un rayo incidente pasa por el foco objeto F, el rayo emergente discurre paralelamente al eje. Finalmente, cualquier rayo que se dirija a la lente pasando por el centro óptico se refracta sin sufrir ninguna desviación.

• Construcción gráfica de imágenes en las lentes convergentes• Imágenes reales, son aquellas capaces de ser recibidas sobre una pantalla

ubicada en tal forma de que entre ella y el objeto quede la lente.• ¤ Imagen virtual, está dada por la prolongación de los rayos refractados, no

se puede recibir la imagen en una pantalla.• 1º. El objeto está a una distancia doble de la distancia focal. La imagen

obtenida es: real, invertida, de igual tamaño, y también a distancia doble de la focal.

• 2º. El objeto está a distancia mayor que el doble de la distancia focal. Resulta una imagen: real invertida, menor, formada a distancia menor que el objeto.

• 3º. El objeto está entre el foco y el doble de la distancia focal. La imagen obtenida es: real invertida, mayor, y se forma a mayor distancia que el doble de la focal.

• 4º. El objeto está entre el foco y el centro óptico. Se obtiene una imagen: virtual, mayor, derecha, formada del lado donde se coloca el objeto.

• 5º. El objeto está en el foco principal, no se obtiene ninguna imagen

• En las lentes convergentes las imágenes pueden ser reales o virtuales. Fórmula:•

• f: foco• di: distancia imagen• do: distancia objeto

Formación de Imágenes en las Formación de Imágenes en las LentesLentes

• Lentes divergentes.• La construcción de imágenes formadas por lentes divergentes se lleva a

cabo de forma semejante, teniendo en cuenta que cuando un rayo incide sobre la lente paralelamente al eje, es la prolongación del rayo emergente la que pasa por el foco objeto F. Asimismo, cuando un rayo incidente se dirige hacia el foco imagen F' de modo que su prolongación pase por él, el rayo emergente discurre paralelamente al eje. Finalmente y al igual que sucede en las lentes convergentes, cualquier rayo que se dirija a la lente pasando por el centro óptico se refracta sin sufrir desviación.

• Aunque para lentes divergentes se tiene siempre que la imagen resultante es virtual, directa y de menor tamaño, la aplicación de estas reglas permite obtener fácilmente la imagen de un objeto situado a cualquier distancia de la lente.

• En las lentes divergentes las imágenes siempre resultan virtuales, de igual sentido y situados entre la lente y el objeto.

• Lentes divergentes. Fórmula:

Fisiología de La Visión Fisiología de La Visión • La vista es el sentido que nos permite conocer, mediante las impresiones

luminosas, el volumen, la forma, el color, el tamaño y las demás cualidades de los objetos que nos rodean.

• El estímulo específico es la luz, y el campo receptor de la retina.• La luz, antes de llegar a la retina, atraviesa los distintos componentes del

aparato dióptrico del ojo: la córnea, el humor acuoso, donde se produce la primera refracción luminosa, la pupila, el cristalino o lente biconvexa, donde se produce la segunda refracción, y el humor vítreo, donde la luz se retracta por tercera vez.

Formación de las ImágenesFormación de las Imágenes• Consta de 4 procesos: Formación de la imagen en la retina a través del sistema óptico (córnea,

humor acuoso, cristalino y humor vítreo). Conversión de la imagen proyectada sobre la retina en impulsos eléctricos. Transmisión del impulso eléctrico a través del nervio óptico. Interpretación del impulso eléctrico, en la corteza cerebral.

• La visión se produce al enfocarse las imágenes de los objetos sobre la retina y luego convertirse esta información lumínica en impulsos eléctricos que llevan la información al cerebro.

La formación de la imagen sobre la retina es un proceso dinámico, en el que interviene el iris como elemento de regulación de la cantidad de luz (como una cámara fotográfica con el diafragma) y el lente o cristalino, el que modifica su curvatura para enfocar sobre la retina las imágenes de los objetos que se encuentran a diferentes distancias, tal como el lente de foco en una cámara fotográfica.

Acomodación del OjoAcomodación del Ojo• El ojo sufre una doble acomodación. A la luz y a la distancia. • Acomodación a la luz. Esta función la cumple el iris, achicando la pupila

cuando la intensidad luminosa es mayor, y agrandándola cuando la intensidad es menor. Esta acción está determinada por los músculos circulares y radiales.

• Acomodación a la distancia. Esta función está determinada por el cristalino, aumentando la curvatura de su cara anterior, para la visión cercana y aplanándola para la visión lejana.

Visión BinocularVisión Binocular• La visión binocular es la capacidad de coordinación de ambos ojos cuando son

utilizados a la vez. De esta manera se superponen las 2 imágenes y somos capaces de percibir la sensación de relieve o de las 3 dimensiones.

Para alcanzar una visión binocular estable y completa deben darse tres fases previas:

- En la primera fase los ojos funcionan de forma MONOCULAR ALTERNA activando un ojo y otro por separado. NO existe FUSIÓN.- En la segunda fase se produce la DUOCULARIDAD o PRIMER GRADO DE FUSIÓN de las imágenes de los dos ojos.- En la tercera fase o de BINOCULARIDAD se produce la coordinación de los movimientos de ambos ojos a cualquier punto para la perfecta percepción de las tres dimensiones o control de profundidades. Para ello, debemos pasar de percibir los objetos en un espacio plano, a calcular distancias y profundidades en un espacio tridimensional llegando así al SEGUNDO GRADO DE FUSIÓN.- El TERCER GRADO y máximo DE FUSIÓN se trata de la FUSIÓN CORTICAL que se da únicamente en un punto de fijación o plano de enfoque, de manera que fuera de él se produce la diplopia fisiológica o visión doble de los objetos no enfocados

Visión BinocularVisión Binocular• Si nos fijamos en estas dos imágenes

casi idénticas entenderemos mejor que es la visión binocular. Se trata de situar nuestros ojos como si estuviésemos mirando al infinito, por detrás de la pantalla. Con la mirada fija nos concentramos en las imágenes hasta que coincidan en la parte central. En este momento se habrá producido la fusión de las mismas dándonos una única percepción en relieve. Si nos resulta difícil nos podemos ayudar aguantando un lápiz en el centro de las dos imágenes a unos centímetros de la pantalla

Persistencia RetinianaPersistencia Retiniana• Las imágenes persisten un breve tiempo en la retina.• El ojo humano no puede separar más de 10 imágenes por segundo. De

esta imperfección se valen la televisión y la cinematografía, que proyectan más de 20 imágenes por segundo; si se pasaran 6 imágenes por segundo, apreciaríamos las diferencias entre las diversas posiciones. La sucesión rápida de imágenes nos da la impresión de movimiento.

Ilusiones ÓpticasIlusiones Ópticas

• Las ilusiones ópticas son efectos sobre el sentido de la vista caracterizados por la percepción visual de imágenes que son falsas o erróneas. Falsas si no existe realmente lo que el cerebro ve o erróneas si el cerebro interpreta equivocadamente la información visual. El origen de las ilusiones ópticas puede estar en una causa fisiológica, como un deslumbramiento debido a un estímulo luminoso intenso que deja por unos instantes saturados los receptores luminosos de la retina, o por el contrario puede ser un fenómeno cognitivo, cuando la causa es la interpretación errónea por parte del cerebro de las señales que el ojo le envía, por ejemplo una mal interpretación de la dimensión relativa de dos objetos debido a la perspectiva.

Tipos de Ilusiones ópticasTipos de Ilusiones ópticas

• Fisiológicas: Ejemplo de estas son las post imágenes, es decir las imágenes que quedan aparentemente impresas en nuestra vista tras la observación de un objeto muy luminoso o el estímulo adaptativo frente a patrones alternantes muy contrastados, o en definitiva es una consecuencia de un exceso de estimulo visual, ya sea brillo, movimiento, parpadeo, color, etc. La explicación está en que los estímulos tienen caminos neuronales individuales para los primeros estadios del proceso visual, y la estimulación repetida de sólo algunos de esos caminos confunde al mecanismo visual.

Tipos de Ilusiones ÓpticasTipos de Ilusiones Ópticas

• Cognitivas: Las ilusiones ópticas cognitivas pueden hacerse patentes mediante numerosos experimentos dedicados a atacar determinada vulnerabilidad del sistema visual. Son conocidas muchas figuras que al ser observadas aparentan algo diferente de lo que realmente representan. Por ejemplo, las líneas verticales de la figura siguiente son realmente paralelas aunque parecen no serlo.

Vía ÓpticaVía Óptica• Es el camino que siguen las impresiones visuales desde la retina hasta el

centro de la visión, ubicado en la zona occipital de los hemisferios cerebrales.

• Los rayos luminosos son captados por las células receptoras de la retina y conducidos hacia el nervio óptico, que nace en la parte posterior de la capa sensorial. Después de pasar por el quiasma óptico, donde una parte de sus fibras se entrecruzan, forman las cintillas ópticas, que llegan al lóbulo occipital del cerebro.

Anomalías del OjoAnomalías del Ojo(CON RESPECTO A UN OJO NORMAL O EMÉTROPE)

HipermetropíaHipermetropía

• La hipermetropía se presenta cuando el diámetro anteroposterior del globo ocular es corto o cuando la cara anterior del cristalino es casi plana. El hipermétrope no ve bien de cerca y su defecto se corrige con lentes biconvexas.(Vemos borrosos objetos cercanos)

MiopíaMiopía

• La miopía se produce cuando el diámetro anteroposterior del globo ocular es demasiado largo, o cuando la cara anterior del cristalino es demasiado convexa. Los que padecen de esta anomalía no ven bien a la distancia, y

necesitan lentes bicóncavas. (Vemos mal de lejos)

AstigmatismoAstigmatismo• El Astigmatismo se presenta como distorsión en las imágenes, causada por

una córnea asimétrica, es decir, en lugar de ser completamente esférica semejante a una pelota de fútbol, se encuentra achatada por los polos, generando distintos radios de curvatura en cada uno de sus ejes principales, pareciéndose a una pelota de rugby. El efecto de esta deformación, es una visión borrosa tanto de lejos como de cerca. Esta anomalía se corrige con lentes cilíndricas pulidas en forma despareja para compensar los desniveles de la córnea.

PresbiciaPresbicia• La presbicia es el resultado del envejecimiento natural del ojo. • Para enfocar de cerca, el ojo pone en marcha un mecanismo de

acomodación normal, mediante el cual el músculo ciliar varía el espesor del cristalino, aumentando su potencia. Esto hace, que la imagen de un objeto cercano se forme en la retina pudiendo verse con nitidez. Con la edad, el músculo ciliar va perdiendo elasticidad y el cristalino se hace menos flexible, disminuyendo con ello, la capacidad de enfocar adecuadamente y ver de cerca. Se corrige con una lente menisco convergente.

ConclusiónConclusión

• Las lentes son elementos que utilizamos como instrumentos de estudio, especialmente los fenómenos lumínicos.

• En nuestra vida cotidiana tienen una función muy importante; hacer una visión perfecta para con nosotros. Pero…¿Cómo es posible?.

• Las lentes son utilizadas para corregir defectos de nuestra visión, fenómenos que son producidos por defectos fisiológicos de nuestros ojos; como por ejemplo la hipermetropía y la miopía.

• La formación de la imagen en nuestra visión es muy importante… sino;

¿Cómo podríamos ver?.

• Los estímulos llegan a nuestro cerebro provocando la obtención de una imagen, que si no es nítida o simplemente imperfecta; se compensa con estas lentes… salvadoras de nuestra vista.

• Victoria Muñoz Barraza

• Curso 401

• Fecha: 27 de Junio de 2010