Especialidad de Óptica

Ciencia y Salud

Requisitos

  1. Definir y dibujar un gráfico de los siguientes sistemas ópticos:
    • Centro óptico
    • Foco
    • Distancia focal
    • Punto antiprincipal
    • Lente convergente (positiva)
    • Lente divergente (negativa)
    • Lentes esféricas
    • Aberración cromática
    • Refracción de la luz
    • Reflexión de la luz
    • Reflexión total

    Respuesta: 1) Centro óptico (O): punto central de la lente por donde la luz pasa sin sufrir desviación. 2) Foco (F): punto sobre el eje donde los rayos que llegan paralelos convergen (en una lente convergente) o desde donde parecen divergir (en una lente divergente). 3) Distancia focal (f): distancia entre el centro óptico y el foco de la lente; cuanto menor es la distancia focal, mayor es la convergencia (o divergencia) de la lente. 4) Punto antiprincipal (A): punto situado a dos distancias focales del centro óptico (2F), también llamado punto antiprincipal; es una referencia importante en la construcción de las imágenes. 5) Lente convergente (positiva): lente más gruesa en el centro que en los bordes, que hace que los rayos paralelos converjan hacia un único punto (foco real). 6) Lente divergente (negativa): lente más delgada en el centro que en los bordes, que hace que los rayos paralelos se alejen (diverjan), como si vinieran de un foco virtual. 7) Lentes esféricas: lentes cuyas superficies son partes (casquetes) de esferas; pueden ser convergentes o divergentes según la curvatura de las caras. 8) Aberración cromática: defecto en el que colores diferentes de la luz (que tienen índices de refracción distintos) enfocan en puntos diferentes, generando bordes coloreados en la imagen. 9) Refracción de la luz: cambio de dirección (desviación) que sufre la luz al pasar de un medio a otro de densidad óptica diferente, a causa del cambio de velocidad. 10) Reflexión de la luz: fenómeno en el que la luz, al incidir sobre una superficie, vuelve al mismo medio de origen. 11) Reflexión total: ocurre cuando la luz va de un medio más refringente (más denso) a uno menos refringente con un ángulo de incidencia mayor que el ángulo límite, siendo entonces totalmente reflejada de vuelta, sin refractarse. — Estos conceptos son la base de la óptica geométrica — definen cómo se comporta la luz en lentes y espejos.

  2. Explicar cómo se comporta la luz cuando alcanza o atraviesa agua, aceite, metales y un espejo.

    Respuesta: • Agua y aceite (transparentes): la luz atraviesa, pero se REFRACTA (cambia de dirección y de velocidad); como el aceite es ópticamente más 'denso' que el agua, refracta más. • Metales (opacos y pulidos): la luz no atraviesa — es REFLEJADA (por eso los metales pulidos brillan y reflejan). • Espejo: refleja la luz de forma regular (reflexión especular), formando imágenes nítidas. — Los materiales transparentes refractan; los opacos y los espejos reflejan — ese es el comportamiento básico de la luz frente a cada material.

  3. Mencionar el nombre y hacer diagramas de 3 tipos de lentes convergentes y 3 tipos de lentes divergentes.

    Respuesta: Convergentes (más gruesas en el centro): biconvexa, plano-convexa y cóncavo-convexa (menisco convergente). Divergentes (más delgadas en el centro): bicóncava, plano-cóncava y convexo-cóncava (menisco divergente). (Los diagramas deben mostrar el perfil de cada lente.) — Las convergentes engrosan en el centro; las divergentes se adelgazan en el centro — de ahí sus formas y nombres.

  4. Hacer la construcción geométrica de las imágenes en lentes convergentes, informando la naturaleza de la imagen, su ubicación, tamaño, orientación, y dar ejemplos:
    • Objeto antes del punto antiprincipal objeto (Ao)
    • Objeto sobre el punto antiprincipal objeto (Ao)
    • Objeto entre el punto antiprincipal objeto y el foco objeto (Ao y fo)
    • Objeto sobre el foco objeto (fo)
    • Objeto entre el foco objeto y el centro óptico (fo y O)

    Respuesta: En una lente convergente, la imagen se forma así en cada caso: 1) Objeto antes del punto antiprincipal objeto (más allá de 2F): imagen real, invertida y menor que el objeto, ubicada entre F y 2F del otro lado de la lente. Ejemplo: la imagen formada en la cámara fotográfica. 2) Objeto sobre el punto antiprincipal objeto (sobre 2F): imagen real, invertida y del mismo tamaño que el objeto, ubicada sobre el punto antiprincipal (2F) del otro lado de la lente. 3) Objeto entre el punto antiprincipal objeto y el foco objeto (entre 2F y F): imagen real, invertida y mayor que el objeto, ubicada más allá de 2F del otro lado de la lente. Ejemplo: el proyector de imágenes. 4) Objeto sobre el foco objeto (sobre F): no se forma imagen, pues los rayos emergen paralelos entre sí (la imagen estaría en el infinito). 5) Objeto entre el foco objeto y el centro óptico (entre F y O): imagen virtual, derecha y mayor que el objeto, del mismo lado del objeto. Ejemplo: la lupa (lente de aumento). — La posición del objeto en relación con el foco define si la imagen es real o virtual, mayor o menor, derecha o invertida — principio de cámaras, proyectores y lupas.

  5. Hacer la construcción geométrica de las imágenes en lentes divergentes.
    • Objeto sobre el punto antiprincipal objeto (Ao)
    • Objeto entre el punto antiprincipal objeto y el foco objeto (Ao y fo)
    • Objeto sobre el foco objeto (fo)
    • Objeto entre el foco objeto y el centro óptico (fo y O)
  6. Demostrar, mediante gráficos, cómo funciona un prisma. Marcar los ángulos en que los colores aparecen y desaparecen.
  7. Demostrar lo que ocurre cuando la luz atraviesa un vidrio translúcido.
  8. Con una lente convergente y los rayos solares, encender una fogata y explicar por qué ocurre esto. Explicar también por qué no es posible encender una fogata con una lente divergente.

    Respuesta: La lente convergente concentra (enfoca) los rayos solares paralelos en un único punto pequeño; en ese punto, la energía luminosa se acumula, eleva mucho la temperatura y enciende el material seco. La lente divergente hace lo contrario: dispersa los rayos solares en vez de concentrarlos, así que no hay punto caliente — por eso no consigue encender la fogata. — Concentrar la luz en un punto genera calor suficiente para inflamar; dispersarla disipa la energía — por eso solo la convergente enciende el fuego.

  9. Construir un instrumento óptico usando espejos o lentes, tales como un periscopio, un proyector de diapositivas o un telescopio simple.
  10. Explicar qué significa el término 6x35 y 7x50 aplicado a los binoculares.

    Respuesta: En los binoculares, el primer número es la AMPLIACIÓN y el segundo es el DIÁMETRO de la lente objetiva (en mm). 6x35: amplía 6 veces, con objetivas de 35 mm. 7x50: amplía 7 veces, con objetivas de 50 mm. Cuanto mayor es la objetiva, más luz entra (mejor para poca luz); cuanto mayor es la ampliación, mayor es la imagen, pero menor el campo de visión y más susceptible a las vibraciones. — El primer número acerca la imagen; el segundo (diámetro) define cuánta luz entra — por eso el 7x50 es bueno de noche.

  11. Definir el término “número-f” usado en relación con las cámaras fotográficas. ¿Qué significa el hecho de que una lente sea rápida o lenta? ¿Una lente f-8,5 es más rápida o más lenta que una lente f-8?

    Respuesta: 1) El término 'número-f' (f/): es la razón entre la distancia focal y el diámetro de la abertura de la lente; indica cuánta luz deja entrar la lente. 2) Qué significa que una lente sea rápida o lenta: cuanto MENOR es el número-f, MAYOR es la abertura y más luz entra — la lente es 'rápida' (permite fotografiar con poca luz o con velocidad de obturador mayor). Cuanto MAYOR es el número-f, menos luz entra — la lente es 'lenta'. 3) f-8,5 o f-8, cuál es más rápida: la f-8 es MÁS RÁPIDA que la f-8,5, porque tiene un número-f menor y deja entrar un poco más de luz. — Un número-f menor significa más luz y una lente más rápida — por eso f-8 es más rápida que f-8,5.

  12. ¿Cómo pueden compararse los 10 Mandamientos con un espejo?

    Respuesta: Los Diez Mandamientos pueden compararse con un espejo porque, así como el espejo muestra la suciedad en el rostro pero no puede limpiarla, la Ley de Dios revela el pecado y las faltas de la persona, mostrando dónde necesitamos cambiar — pero no tiene poder para limpiarnos. Quien limpia es Jesús, por Su gracia (comparación que aparece en Santiago 1:23-25). — La Ley muestra el pecado como el espejo muestra la suciedad; pero es Cristo, y no la Ley, quien nos purifica.