19: Refracción: Lentes

Usted habrá notado en la última simulación, una onda que pasa todo el camino a través de una pieza de material con caras paralelas (por ejemplo luz a través de una plancha de vidrio plana) deja el material con el mismo ángulo que incidió en la otra cara. La onda se desdobla cuando sale del material en la misma medida que se dobló al entrar. Sin embargo esto último sólo es cierto si las caras del material son paralelas. En la simulación de abajo tenemos lentes convexas y cóncavas donde los caras del vidrio no son paralelas (excepto cerca del centro). En este caso, los rayos paralelos de luz terminan saliendo en diferentes direcciones. Esta es la base de cualquier dispositivo óptico que utiliza lentes, por ejemplo, cámaras fotográficas, binoculares, microscopios, anteojos, los ojos de varios animales, etc.

En cada superficie las ondas obedecen a la ley de la refracción (ley de Snell), pero resulta que los rayos paralelos entran cuando salen no son paralelos. Aunque nuestro ejemplo es para la luz que deberías tener en mente que el mismo comportamiento ocurre para otros tipos de ondas que cuando entran en un medio su velocidad es diferente.

Para esta simulación se utiliza la aproximación lente delgada que asume el espesor de la lente es pequeño en comparación con la curvatura de la lente. Esto nos permite aproximar la flexión como si ocurre una sola vez en la línea media de la lente (en lugar de algunas flexiones en cada superficie que es en realidad lo que). Las unidades de altura, h, y la distancia, d, son arbitrarias (cm, pulgadas, etc.).

El objeto (una vela) en la simulación se puede mover con el ratón. Las flechas blancas muestran por dónde viajan los rayos de luz. Las líneas de color púrpura son extensiones imaginarias de los rayos de luz reales. Nuestro sistema cerebro / visión asume que la luz siempre viaja en línea recta y no se dobla o flexiona. Por eso para la luz que se curva debido a la refracción, nuestro cerebro interpreta la luz como siguiendo los caminos púrpuras y construye una imagen basado en esta información.