Un instrumento óptico sirve para procesar ondas de luz con el fin de mejorar una imagen para su visualización, y para analizar las ondas de luz (o fotones) para determinar propiedades características.
LOS LENTES
a) Lentes convergentes o positivos
b) Lentes divergentes o negativos
Formación de imágenes a través de las lentes:
Las lentes con superficies de radios de curvatura pequeños tienen distancias focales cortas. Una lente con dos superficies convexas siempre refractará los rayos paralelos al eje óptico de forma que converjan en un foco situado en el lado de la lente opuesto al objeto. Una superficie de lente cóncava desvía los rayos incidentes paralelos al eje de forma divergente; a no ser que la segunda superficie sea convexa y tenga una curvatura mayor que la primera, los rayos divergen al salir de la lente, y parecen provenir de un punto situado en el mismo lado de la lente que el objeto. Estas lentes sólo forman imágenes virtuales, reducidas y no invertidas.
Si la distancia del objeto es mayor que la distancia focal, una lente convergente forma una imagen real e invertida. Si el objeto está lo bastante alejado, la imagen será más pequeña que el objeto. En ese caso, el observador estará utilizando la lente como una lupa o microscopio simple. El ángulo que forma en el ojo esta imagen virtual aumentada (es decir, su dimensión angular aparente) es mayor que el ángulo que formaría el objeto si se encontrara a la distancia normal de visión. La relación de estos dos ángulos es la potencia de aumento de la lente. Una lente con una distancia focal más corta crearía una imagen virtual que formaría un ángulo mayor, por lo que su potencia de aumento sería mayor. La potencia de aumento de un sistema óptico indica cuánto parece acercar el objeto al ojo, y es diferente del aumento lateral de una cámara o telescopio, por ejemplo, donde la relación entre las dimensiones reales de la imagen real y las del objeto aumenta según aumenta la distancia focal. La cantidad de luz que puede admitir una lente aumenta con su diámetro. Como la superficie que ocupa una imagen es proporcional al cuadrado de la distancia focal de la lente, la intensidad luminosa de la superficie de la imagen es directamente proporcional al diámetro de la lente e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia focal. Por ejemplo, la imagen producida por una lente de 3 cm de diámetro y una distancia focal de 20 cm sería cuatro veces menos luminosa que la formada por una lente del mismo diámetro con una distancia focal de 10 cm. La relación entre la distancia focal y el diámetro efectivo de una lente es su relación focal, llamada también número f. Su inversa se conoce como abertura relativa. Dos lentes con la misma abertura relativa tienen la misma luminosidad, independientemente de sus diámetros y distancias focales.
CAMARA FOTOGRAFICA
Una cámara fotográfica o cámara de fotos es un dispositivo utilizado para capturar imágenes o fotografías. Es un mecanismo antiguo para proyectar imágenes en el objeto, en el que una habitación entera desempeñaba las mismas funciones que una cámara fotográfica actual por dentro, con la diferencia que en aquella época no había posibilidad de guardar la imagen a menos que ésta se trazara manualmente. Las cámaras actuales pueden ser sensibles al espectro visible o a otras porciones del espectro electromagnético y su uso principal es capturar la imagen que se encuentra en el campo visual.
Las cámaras fotográficas constan de una cámara oscura cerrada, con una abertura en uno de los extremos para que pueda entrar la luz, y una superficie plana de formación de la imagen o de visualización para capturar la luz en el otro extremo. La mayoría de las cámaras fotográficas tienen una lente colocada delante de la abertura de la cámara fotográfica para controlar la luz entrante y para enfocar la imagen, o parte de la imagen. El diámetro de esta abertura suele modificarse con un diagrama, aunque algunas cámaras tienen una abertura fija.
Mientras que el tamaño de la abertura y el brillo de la escena controlan la cantidad de luz que entra por unidad de tiempo, en la cámara durante el proceso fotográfico, el obturador controla el lapso que la luz incide en la superficie de grabación. Por ejemplo, en situaciones con poca luz, la velocidad de obturacionpara permitir que la pelicula reciba la cantidad de luz necesaria exactamente.
EL OJO HUMANO
El ojo es un organo que detecta la luz y es la base del sentido vista. Se compone de un sistema sensible a los cambios de luz, capaz de transformar éstos en impulsos eléctricos.
El ojo humano funciona de forma muy similar al de la mayoría de los vertebrados y algunos moluscos; posee una lente llamada cristalino que es ajustable según la distancia, un diafragma que se llama pupila cuyo diámetro está regulado por el iris y un tejido sensible a la luz que es la retina. La luz penetra a través de la pupila, atraviesa el cristalino y se proyecta sobre la retina, donde se transforma gracias a unas células llamadas fotorreceptoras en impulsos nerviosos que son trasladados a través del nervio optico al cerebro.
Su forma es aproximadamente esférica, mide 2,5 cm de diámetro y está lleno de un gel transparente llamado humor vitreo que rellena el espacio comprendido entre la retina y el cristalino
En la porción anterior del ojo se encuentran dos pequeños espacios: la camara anterior que está situada entre la córnea y el iris, y la camara posterior que se ubica entre el iris y el cristalino. Estas cámaras están llenas de un líquido que se llama humor acuoso, cuyo nivel de presión llamado presión intraocular es muy importante para el correcto funcionamiento del ojo.
Para que los rayos de luz que penetran en el ojo se puedan enfocar en la retina, se deben refractar. La cantidad de refracción requerida depende de la distancia del objeto al observador. Un objeto distante requerirá menos refracción que uno más cercano. La mayor parte de la refracción ocurre en la cornea, que tiene una curvatura fija. Otra parte de la refracción requerida se da en el cristalino. El cristalino puede cambiar de forma, aumentando o disminuyendo así su capacidad de refracción. Al envejecer, el ser humano va perdiendo esta capacidad de ajustar el enfoque, deficiencia conocida como presbicia o vista cansada.
LA LUPA
Una lupa es un instrumento optico cuya parte principal es una lente corvegente que se emplea para obtener una visión ampliada de un objeto. Montada en un soporte, generalmente circular, que dependiendo de su diseño y del uso específico en cierta aplicación, puede o no tener un mango para facilitar su manejo o estar montada en un soporte. Las aplicaciones más comunes son para leer textos con letra muy pequeña, o para ver en detalle alguna particularidad de un determinado objeto.
Consta de una lente convergente de corta ditancia focal, que desvía la luz incidente de modo que se forma una imagen virtual ampliada del objeto por detrás de una . La imagen se llama virtual porque los rayos que parecen venir de una base parecieran pasar realmente por la lupa. Una imagen virtual no se puede proyectar en una pantalla al igual que se observa, por ejemplo, en una superficie plana pulida.
Puede interpretarse su funcionamiento a través de la imagen virtual y aumentada que produce; pero su correcto uso (ha de estar justo delante del ojo, y el objeto ha de estar en el foco de la lente, para obtener una imagen en el infinito y una visualización relajada, al no estar trabajando los músculos ciliares para enfocar al infinito) sugiere otro razonamiento: puesto que el tamaño apreciado depende del de la imagen final en la retina, dada por el sistema óptico completo (lupa más ojo), lo que permite la lupa es obtener un aumento angular. El máximo tamaño angular se consigue acercando el objeto al ojo, pero este es incapaz de enfocar a distancias más cercanas del punto proximo La lupa, superpuesta al ojo, permite acercar éste, de forma que el objeto subtienda un mayor ángulo.
Las lupas pueden ser de distintas curvaturas, y proporcionalmente, la lente puede tener cierto grado de magnificación. Generalmente, las lupas de mayor diámetro son más potentes (menor distancia focal), ya que permiten una mayor curvatura de sus superfícies, al ser necesariamente el cristal estrecho en la periferia y grueso en el centro.
La lupa electrica o electrolupa es utilizada en ingenieria moderma (naval-aeronautica-nuclear, etc.desde principios del siglo pasado,
EL MICROSCOPIO
Un microscopio óptico es un microscopio basado en lentes opticos conoce como microscopio de luz, (que utiliza luz o "fotones") omicroscopio de campo claro. El desarrollo de este aparato suele asociarse con los trabajos . Los microscopios de Leeuwenhoek constaban de una única lente pequeña y convexa, montada sobre una plancha, con un mecanismo para sujetar el material que se iba a examinar (la muestra o espécimen). Este uso de una única lente convexa se conoce como microscopio simple, en el que se incluye la lupa, entre otros aparatos ópticos.
EL TELESCOPIO
Generalmente, se atribuye su invención , un fabricante de lentes aleman, pero recientes investigaciones del informático divulgadas en la revista británica History today, atribuyen la autoría a un gerundense llamado Juan Roget en 1590, cuyo invento habría sido copiado (según esta investigación) por , quien el día 17 de octubre (dos semanas después de que lo patentara Lippershey) intentó patentarlo. Poco antes, el día 14, Jacob metius también había intentado patentarlo. Fueron estos hechos los que despertaron las suspicacias de Nick Pelling quien, basándose en las pesquisas de Jose Maria Simon de Guilleuma (1886-1965), sugiere que el legítimo inventor fue Juan Roget.
En varios países se ha difundido la idea errónea de que el inventor fue el holandés Christian Huygens, quien nació mucho tiempo después.
Galileo Galilei, al recibir noticias de este invento, decidió diseñar y construir uno. En 1609 mostró el primer telescopio astronómico registrado. Gracias al telescopio, hizo grandes descubrimientos en astronomia, entre los que destaca la observación, el 7 de enero de 1610, de cuatro de las lunas de Jupiter girando en torno a ese planeta.
Conocido hasta entonces como la lente espía, el nombre "telescopio" fue propuesto por el matemático griego Gionani el 14 de abril de 1611, durante una cena en Roma en honor de Galileo, una reunión en la que los asistentes pudieron observar las lunas de Jupiter por medio del aparato que el célebre astrónomo había traído consigo.
Existen varios tipos de telescopio: refractores, que utilizan lentes; reflectores, que tienen un espejo cóncavo en lugar de la lente del objetivo, y catadiopreticos, que poseen un espejo cóncavo y una lente correctora que sostiene además un espejo secundario. El telescopio reflector fue inventado por Isaac Newton en 1688 y constituyó un importante avance sobre los telescopios de su época al corregir fácilmente la aberracion cromatica característica de los telescopios refractores.
