Óptica paraxial (II)
-Focos y planos focales:
F y F´: Foco objeto y foco imagen respectivamente. El aumento angular es infinito en F´y cero en F.
Plano focal objeto: Perpendicular al eje y que pasa por F
Plano focal imagen: perpendicular al eje y que pasa por F´
El plano focal imagen es la imagen del plano del infinito y el plano del infinito es la imagen del plano focal objeto. F y F´ no son conjugados.
Todo haz que tenga su origen en un punto Q del plano focal objeto sale del sistema en forma de haz paralelo hacia infinito.
Todo haz paralelo que entre al sistema, sale del sistema concurriendo hacia un punto Q´ del plano focal imagen.
Si en el plano focal ubicamos una fuente puntual de luz, el sistema transforma los haces de rayos divergentes de la fuente en haces paralelos al eje. Es importante destacar que este es un principio fundamental de la óptica paraxial, y es la base para la construcción de muchos instrumentos ópticos, como las lentes de las cámaras y los telescopios.
Planos y puntos principales:
Planos principales: son dos planos conjugados (uno imagen del otro), normales al eje con aumento lateral B= +1.
Puntos principales: son los puntos de intersección de los planos principales con el eje óptico.
Todo haz de rayos que incida en el sistema partiendo de un punto P del plano principal objeto, emerge pasando por el punto conjugado P´ del plano principal imagen, que está a la misma distancia del eje al mismo lado que P.
-Focal y potencia de un sistema
Distancia focal imagen: f ´ =H´F´
Distancia focal objeto: f =HF
En este punto, es relevante aclarar que la distancia focal es una medida de cuán fuertemente el sistema óptico converge o diverge la luz. Un sistema con una distancia focal corta tiene mayor potencia óptica que uno con una distancia focal larga.
-Potencia
La potencia es la recíproca de la focal reducida (distancia focal dividida por el índice de refracción del medio correspondiente).
Potencia objeto: P=n/f
Potencia imagen: P´=n´/f´
Si la focal se expresa en m, la potencia se expresa en dioptrías (dp).
Cuando el sistema está sumergido en aire la potencia es la recíproca de la focal.
-Puntos nodales: son dos puntos conjugados en el eje, N y N´ para los cuales el aumento angular vale 1. Si n=n` los puntos nodales coinciden con los puntos principales. En una lente delgada coinciden entre sí y el que pasa por el centro óptico no se desvía.
Tomando como origen los planos principales los sistemas se clasifican en:
-Sistemas convergentes: los rayos que inciden paralelos aleje óptico, convergen en el foco imagen. En estos sistemas el foco imagen es real y la distancia focal imagen positiva. El foco objeto es real y la distancia focal objeto negativa.
-Sistemas divergentes: los rayos que inciden paralelos al eje óptico, divergen, convergiendo sus prolongaciones en sentido contrario a la propagación de la luz en el foco imagen. En estos sistemas el foco imagen es virtual y la distancia focal imagen negativa. El foco objeto es virtual u la distancia focal objeto positiva.
-Sistema compuesto: formado por sistemas en cascada, de los cuales se conocen los focos y puntos principales. Este tipo de sistemas son comunes en instrumentos ópticos complejos, como los microscopios y telescopios, que utilizan múltiples lentes o espejos para formar una imagen.
En la óptica paraxial, también es importante considerar las aberraciones, que son desviaciones de la ley de formación de imágenes. Estas pueden ser causadas por varios factores, como la forma de la lente o espejo, la longitud de onda de la luz, y el ángulo de incidencia de la luz. Las aberraciones pueden causar distorsiones en la imagen, como la aberración esférica, la aberración cromática y la coma. Sin embargo, en la óptica paraxial, se asume que estas aberraciones son mínimas o inexistentes.
