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Óptica para niños
Lentes cóncavas frente a convexas
¿Qué son las lentes?
Las lentes desvían la luz de forma útil. La mayoría de los dispositivos que controlan la luz incorporan una o varias lentes. Algunos utilizan únicamente espejos, que pueden realizar casi las mismas funciones que las lentes.
Hay dos tipos básicos de lentes sencillas
Lente convexa
Las lentes convexas o positivas convergen o enfocan la luz y pueden formar una imagen.
Lente cóncava
Las lentes cóncavas o negativas hacen que los rayos de luz se dispersen (se separen).
También puedes elegir lentes de diferentes formas
Por lo general, la luz se desplaza en línea recta, hasta que algo la desvía. Las trayectorias rectas de la luz se denominan rayos de luz. Al combinar varias lentes convexas o cóncavas, se puede desviar la trayectoria de la luz.
Figura 1. Observa qué ocurre con la trayectoria de la luz cuando se combinan varias lentes convexas o cóncavas.
¿Lentes simples o complejas?
Las lentes simples no pueden formar imágenes muy nítidas, por lo que los diseñadores de lentes o los ingenieros ópticos estudian cómo combinar los tipos simples para crear lentes complejas que funcionen mejor. Utilizamos programas informáticos especiales que nos ayudan a hacerlo, ya que esto puede requerir miles de millones de cálculos.
Cada dispositivo utiliza un tipo de lente diferente. Haz clic en las flechas para ver algunos ejemplos.
Teléfono móvil
Este dispositivo utiliza...
Cámara
Este dispositivo utiliza...
Rover de Marte
Este dispositivo utiliza...
Fuente: https://www.jpl.nasa.gov/edu/resources/teachable-moment/meet-perseverance-nasas-newest-mars-rover/
Lupa: un sencillo dispositivo óptico
Este diagrama muestra cómo una lupa desvía los rayos de luz para que los objetos parezcan más grandes de lo que son. Muchos dispositivos ópticos se basan en el mismo principio básico de desviar la luz para engañar al ojo y al cerebro, de modo que parezca que la luz proviene de un objeto diferente (normalmente más grande o más cercano).
Echa un vistazo a esta interesante demostración sobre el aumento simple de la imagen en la página web de Molecular Expressions (se abre en una nueva ventana y requiere un complemento de Java). Puedes mover la lupa hacia arriba y hacia abajo para ver cómo cambia la imagen.
¡Haz el test!
Las lentes están por todas partes y tienen una función. A ver si adivinas para qué se utiliza cada lente...
1. ¿Mostrar una imagen grande en una pantalla?
2. ¿Ves cosas que están lejos?
3. ¿Ves cosas muy pequeñas?
4. ¿Ver en la oscuridad?
5. ¿Hacer fotos de cosas para verlas más tarde?
6. ¿Corregir la mala visión?
A) Telescopio
D) Proyector
B) Gafas de visión nocturna
E) Gafas
C) Cámara
F) Microscopio
1. D
2. A
3. F
4. B
5. C
6. E
La óptica en la astronomía y la exploración espacial
La óptica cuenta con una larga trayectoria en el ámbito de la astronomía y la exploración espacial. Galileo (1564-1642) fue uno de los primeros en utilizar un pequeño telescopio para observar la Luna y otros objetos del cielo nocturno, y en dar a conocer sus observaciones.
Descubrió...
- Que la Luna presenta rasgos similares a los de las montañas
- Que Júpiter tiene sus propias lunas
- Las zonas oscuras del Sol, llamadas manchas solares
- Los planetas se ven como pequeños discos en los telescopios porque están relativamente cerca, mientras que las estrellas siempre parecen puntos porque están muy lejos.
Los telescopios terrestres más avanzados y los instrumentos ópticos especializados, como los espectrómetros, han permitido descubrir muchos de los secretos del universo. Hoy en día seguimos utilizando y perfeccionando los telescopios terrestres y los instrumentos ópticos científicos.
Desde 1957, la óptica también ha sido una parte importante de la era espacial, comenzando con los telescopios terrestres utilizados para rastrear cohetes y satélites. Poco después, los científicos desarrollaron satélites terrestres equipados con cámaras, telescopios y otros instrumentos ópticos, muchos de ellos para observar la Tierra y muchos más para observar las estrellas y los planetas. Poco después, Estados Unidos y lo que entonces era la Unión Soviética también comenzaron a enviar naves espaciales fuera de la órbita terrestre para visitar la Luna, Venus, Marte y, finalmente, incluso Plutón. En 2015, la sonda New Horizons de la NASA fue la primera nave espacial en sobrevolar Plutón y sus lunas.
El telescopio espacial Hubble es quizás el sistema óptico espacial más famoso, y varios ingenieros de Optical Research Associates (ORA, que ahora forma parte de Keysight) trabajaron en el diseño y otros aspectos de la óptica de reparación. ORA llegó incluso a ganar un premio al mérito colectivo por servicio público de la NASA por este y otros trabajos relacionados con el espacio. Visita este sitio web para obtener más información sobre cómo funciona el Hubble.
La NASA lanzó otro telescopio, el Telescopio Espacial James Webb, en 2021. Este orbita alrededor del Sol y es capaz de detectar y estudiar galaxias tenues del universo primitivo como ningún otro instrumento lo había hecho antes. En nuestra propia galaxia, puede atravesar el polvo y el gas, aparentemente opacos, de las zonas de formación estelar y sondear la atmósfera de los exoplanetas.
Si te interesa conocer otros planetas, quizá podamos aprender más gracias a los rovers de Marte. Nos enorgullece que el equipo de ingeniería óptica de Keysight haya diseñado el objetivo zoom de la Mastcam-Z para el rover Perseverance, que aterrizó en Marte en febrero de 2021. El instrumento Mastcam-Z funciona como los «ojos» científicos del rover, montados en el mástil. La «Z» de Mastcam-Z significa «zoom». Representa un hito en la historia de la exploración espacial: es el primer sistema de lentes zoom que se incluye en un instrumento para el espacio profundo.
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