Óptica y Ondas Unidad 2: Óptica Geométrica Uso de las lentes en los dispositivos ópticos 11/Octubre/2021 Índice Uso de las lentes en los dispositivos ópticos ...................................................................................... 3 Microscopio .................................................................................................................... 3 Funcionamiento..................................................................................................................................... 3 Tipos .......................................................................................................................................................... 4 Microscopio óptico:............................................................................................................. 4 Estructura del sistema óptico de un microscopio óptico ........................................ 5 Microscopio digital: ............................................................................................................. 7 Invertido: ................................................................................................................................. 7 Estereoscópico: ..................................................................................................................... 9 De campo oscuro: ................................................................................................................ 9 Electrónico ............................................................................................................................ 10 Diferencias entre microscopio óptico y electrónico ................................................ 11 Telescopio ..................................................................................................................... 12 Funcionamiento................................................................................................................................... 12 La configuración de Galileo ........................................................................................................ 12 Configuración de Kepler .............................................................................................................. 13 Tipos ........................................................................................................................................................ 13 Telescopio reflector ........................................................................................................... 13 Telescopio refractor .......................................................................................................... 15 Telescopio catadióptrico ................................................................................................. 15 Referencias ............................................................................ Ошибка! Закладка не определена. Uso de las lentes en los dispositivos ópticos Microscopio Es un vocablo que proviene del griego micro, que significa pequeño, y scopein, mirar. Este aparato permite observar lo que es invisible a simple vista. El microscopio es un dispositivo que permite visualizar objetos que son muy pequeños para ser observados a simple vista. Se utiliza ampliamente en el sector sanitario, por ejemplo en laboratorios en los que se realizan biopsias y otros análisis de muestras biológicas con fines de diagnóstico. La mayor parte de los microscopios están constituidos por un sistema de lentes capaz de ampliar la imagen del objeto observado. Funcionamiento En esencia el microscopio consiste en dos lentes convergentes. La lente más próxima al objeto se denomina objetivo. La lente más próxima al ojo se denomina ocular. Cuando deseas examinar un objeto, como por ejemplo la rama de pino de altura y de la figura anterior, debes colocarlo cerca del objetivo, a una distancia ligeramente superior a su distancia focal. De esta manera, tal y como has aprendido aquí, se forma una imagen real, invertida, y de mayor tamaño que el objeto, en este caso de altura y'. Se trata de una primera amplificación del tamaño del objeto original. La distancia entre las lentes, L, debe ser tal que la imagen se forme dentro de la distancia focal del ocular. El ocular, entonces, actúa como una lupa, produciendo una nueva amplificación, de altura y'', de la imagen previamente formada en el objetivo. Tipos Existen una variedad de microscopios Microscopio óptico: A la hora de construir un microscopio real, la estructura óptica presentada sirve de base, pero se incluyen algunas mejoras que permiten aumentar su funcionalidad. Están dotados de una fuente de luz que ilumina la muestra y de un sistema de lentes ópticas capaz de formar la imagen de tal muestra. Los microscopios ópticos permiten utilizar diversas técnicas de observación gracias a la configuración de diversos parámetros, como el tipo de iluminación, la polarización, el filtrado espectral y el filtrado espacial. Los microscopios digitales son un tipo de microscopio óptico que, en lugar de tener un ocular, poseen una cámara que envía la imagen a una pantalla. La microscopía óptica permite aumentar la muestra en 1.000x. Estructura del sistema óptico de un microscopio óptico Foco o fuente de luz: Este es un elemento esencial que genera un haz de luz dirigido hacia la muestra. En algunos casos el haz de luz es primero dirigido hacia un espejo que a su vez lo desvía hacia la muestra. La posición del foco en el microscopio depende de si se trata de un microscopio de luz transmitida o de luz reflejada. Condensador: El condensador es el elemento encargado de concentrar los rayos de luz provenientes del foco a la muestra. En general, los rayos de luz provenientes del foco son divergentes. El condensador consiste en un seguido de lentes que cambian la dirección de estos rayos de modo que pasen a ser paralelos o incluso convergentes. Diafragma: El diafragma es un pieza que permite regular la cantidad de luz incidente a la muestra. Normalmente se encuentra situado justo debajo la platina. Regulando la luz incidente es posible variar el contraste con el que se observa la muestra. El punto óptimo del diafragma depende del tipo de muestra observada y de su transparencia. Objetivo: El objetivo es el conjunto de lentes que se encuentran más cerca de la muestra y que producen la primera etapa de aumento. El objetivo suele tener una distancia focal muy corta. En los microscopios modernos distintos objetivos están montados en el revólver. Este permite seleccionar el objetivo adecuado para el aumento deseado. El aumento del objetivo junto con su apertura numérica suele estar estar escrito en su parte lateral. Ocular: Este es el elemento óptico que proporciona la segunda etapa de ampliación de imagen. El ocular amplia la imagen que ha sido previamente aumentada mediante el objetivo. En general, el aumento aportado por el ocular es inferior al del objetivo. Es a través del ocular que el usuario observa la muestra. En función del número de oculares se puede distinguir entre microscopios monoculares, binoculares e incluso trinoculares. La combinación de objetivo y ocular determina el aumento total del microscopio. Prisma óptico: Algunos microscopios incluyen también prismas en su interior para corregir la dirección de la luz. Por ejemplo, esto es imprescindible en el caso de los microscopios binoculares, donde un prisma divide el haz de luz proveniente del objetivo para dirigirlo hacia dos oculares distintos. Microscopio digital: Los microscopios digitales son microscopios que funcionan sin oculares. Una cámara digital actúa como detector. Las imágenes se visualizan en una pantalla o monitor, de forma que el puesto de trabajo del microscopio se convierte en un ergonómico puesto de ordenador. Esta variación incluye un sensor digital sobre el que se proyectan los rayos de luz. Invertido: En esencia, las partes del microscopio invertido son exactamente las mismas a las de un microscopio óptico compuesto, solo que en un orden invertido Sitúa la fuente de luz en la parte superior del microscopio, dónde también se encuentra el condensador apuntando hacia abajo. Por otro lado, el objetivo está en la inferior apuntando hacia arriba. Estereoscópico: Los microscopios estereoscópicos se utilizan para el análisis 3D estereoscópico con una ampliación relativamente baja de especímenes y muestras sin montar utilizando luz reflejada, en lugar de transmitida. Los microscopios estereoscópicos se usan habitualmente para análisis biológico o geológico, disecciones, manipulación de componentes finos o inspección de fabricación y control de calidad. Presenta dos tubos oculares y dos objetivos. Cada ocular presenta una visión ligeramente distinta a cada ojo, lo que hace posible la visión tridimensional (también llamada estereoscópica). De campo oscuro: Consiste en bloquear los rayos centrales que alcanzan al condensador, por medio de un disco o algún otro tipo de dispositivo, de manera tal que el cono iluminador es un cono hueco de luz, con mayor apertura numérica que la del objetivo. Esta forma de iluminación permite que sólo aquellos rayos que han sido desviados por la muestra observada, sean captados por el objetivo. El condensador del microscopio es paraboloide y, en lugar de iluminar directamente el objetivo, lo ilumina oblicuamente. De esta manera los objetos aparecen claros sobre fondo oscuro, lo cual es muy útil para ciertas sustancias cuyo color claro contrasta poco con el color claro de fondo que produce la imagen del microscopio óptico convencional.. Electrónico: El funcionamiento de un microscopio electrónico se basa en el uso de electrones, ya que las longitudes de onda pueden reducirse si se aceleran los electrones a altas velocidades. Cuando los electrones son acelerados a gran velocidad, éstos impactan contra la muestra, al igual que lo haría la luz. Unos electrones hacen de reflejo y otros atraviesan la muestra para posteriormente, mediante la detección de esos electrones, poder conseguir una imagen de lo que se está observando. Los microscopios electrónicos iluminan el objeto con electrones, en lugar de fotones, cuya longitud de onda es menor que la de cualquier fotón del espectro visible. Aunque requieren una preparación más compleja del objeto a observar, consiguen aumentos mucho mayores Diferencias entre microscopio óptico y electrónico Lo habitual a la hora de hablar de microscopios es no saber diferenciar entre un microscopio óptico y un microscopio electrónico. Y aunque parezca que ambos sirven para lo mismo, ampliar la visión frente a elementos imperceptibles para el ojo humano, cada uno está diseñado para una función. → Percepción. El microscopio electrónico emplea electrones para mostrar la imagen que queremos ver, mientras el óptico utiliza la luz visible. → Lentes. Las lentes utilizadas por los microscopios electrónicos son electromagnéticas, mientras que las utilizadas por el óptico son de cristal. → Tamaño. Por lo general, los microscopios electrónicos son mucho más grandes que los ópticos. → Imágenes. Las imágenes mostradas por el óptico son con el color de la muestra que estás observando, mientras que los colores de los electrónicos las asigna un color. Telescopio La palabra telescopio proviene del prefijo griego tele -lejos- y del sufijo scopio -ver-.El telescopio es un instrumento óptico que permite capturar radiación electromagnética de tal forma que sea posible observar objetos que son de muy bajo brillo y/o que se encuentran a grandes distancias. En su configuración más sencilla, en dos lentes situadas de tal manera que permiten la observación de objetos muy lejanos, tales como planetas, estrellas o incluso galaxias. A mayor apertura, mayor será la cantidad de luz que ingrese al instrumento, lo que permitirá observar objetos de brillo mas débil y detalles mas finos. Funcionamiento El funcionamiento del telescopio se basa en las configuraciones más sencillas: la configuración de Galileo y la configuración de Kepler. La configuración de Galileo Los primeros aparatos ópticos creados para observar objetos a largas distancias se denominaron anteojos. El anteojo de Galileo es un instrumento con un diseño muy parecido al anteojo astronómica. Este último presenta un aumento negativo y por lo tanto genera un problema de orden práctico al utilizarlo para observar objetos en la Tierra, ya que se ven las cosas invertidas. Para conseguir un aumento positivo, se utiliza una lente o sistema divergente como ocular. El plano focal imagen del objetivo y el plano focal objeto del ocular son también coincidentes. Contaba con dos lentes, el objetivo, más próximo al objeto y convergente, y el ocular, más próximo al ojo y divergente y gracias a la estructura anterior se consigue una imagen virtual y aumentada, pero derecha, del objeto en cuestión. Configuración de Kepler Es una configuración superior al de Galileo. Se sustituye la lente cóncava del ocular por una lente convexa. Este diseño permite que los rayos de luz salgan del ocular mucho más convergentes, esto es, que el observador tiene en el ocular un mayor campo de visión, pero la imagen está invertida. Esta configuración permitía ampliar el campo de observación notablemente, aunque producía una mayor aberración esférica e imágenes invertidas. La configuración de Kepler es la base del telescopio retractor y aún se usa en cámaras fotográficas modernas y, con algunas modificaciones, en prismáticos (también llamados binoculares ). Tipos Los telescopios pueden dividirse en tres grandes grupos: los reflectores, los refractores y los catadióptricos, según sea el principio óptico por el que funcionan. Telescopio reflector Inventado por Newton, se basan en el principio óptico de la reflexión. Los rayos provenientes del objeto observado son dirigidos al ocular, esta vez mediante dos espejos.es el que utiliza espejos para formar la imagen. Como es posible construir espejos curvos mayores que las lentes, los telescopios reflectores suelen tener mayor diámetro que los retractores, lo que es una gran ventaja porque pueden recoger más luz. Telescopio refractor Se basan en el principio óptico de la refracción. La configuración de Kepler es la que se usa en este tipo de telescopios. El principal problema de este tipo de telescopios es la falta de luminosidad. Por un lado, al tener que atravesar varias lentes, las imágenes pierden intensidad y es difícil evitar aberraciones. Por otro, el tubo del telescopio debe ser estrecho, por que no es posible construir lentes muy grandes, con lo que, de nuevo, se disminuya la cantidad de luz que puede atrapar el telescopio y su poder de resolución. Telescopio catadióptrico La característica fundamental de este tipo de telescopios es que es una combinación de los dos sistemas anteriores. Este diseño utiliza un espejo primario esférico y una placa correctora Schmidt para corregir la aberración esférica. En esta configuración Cassegrain el espejo secundario convexo actúa como un aplanador de campo y refleja la imagen enviándola a través del agujero perforado en el espejo primario al plano focal final localizado detrás del espejo primario. La luz llega al espejo primario, desviado por una lente correctora, que ayuda a compensar o minimizar la aberración esférica y de coma que genera el espejo.