2.1 Òptica
L’ element essencial per desenvolupar el procés de la visió és la llum. Els nostres ulls observen la realitat o ens l’amaguen gràcies a la llum, la forma en que aquesta es comporta i transmet.
La ciència que es dedica a l’estudi de la llum i de com aquesta es propaga en un medi, com pot ser l’ull, és l’òptica.
La llum és un conjunt d’ones electromagnètiques, que es propaguen a traves d’un medi. Segons la longitud d’ona que aquestes tinguin, la llum serà visible o no.
Com mostra el diagrama, la llum visible és una part molt petita de les radiacions electromagnètiques. En les quals podem trobar des de raigs còsmics passant per infrarojos i ones de ràdio, fins a la transmissió d’energia elèctrica.
L’ull humà és l’instrument òptic responsable de la visió. En la visió s’absorbeixen aquestes ones electromagnètiques que ens generen un impuls nerviós i ens formen una imatge.
La llum en la seva propagació pot trobar medis o superfícies de distinta naturalesa que provoquen la seva desviació o propagació. Pot topar amb superfícies reflectores (miralls o espills) on es reflexa i superfícies transparents (dioptres o lents) on es refracta.
La propietat de les ones que treballarem és la refracció. Aquest fenomen consisteix en el canvi de direcció que fa la llum al travessar una superfície la qual separa dos medis diferents, amb un índex [n] de refracció distint.
Això es degut a que la llum viatja en línia recta i a una velocitat (al buit de c= 300000 km/s). Però al canviar de medi, la seva direcció canvia, a causa de que la llum viatja a diferents velocitats depenent del medi pel qual es propaga.
Uns dels casos de refracció que podem trobar a la vida quotidiana és quan en una peixera o riu veiem un peix que sembla que estigui lluny de nosaltres, quan en realitat es troba a dos pams. Tal com mostra el dibuix.
L’ull humà funciona com una lent.
2.2 Les lents
Les lents són medis transparents formats per dues cares refractores esfèriques, cadascuna amb el seu centre de curvatura. La línia que uneix els centres de curvatura es diu eix principal.
El centre geomètric de la lent és el Centre òptic, O.
Centre curvatura, C i C ‘, són els centres de les superfícies que formen les seves cares. Totes les rectes que passen pel Centre òptic són eixos secundaris.
Les distàncies focals són les distàncies entre el focus principal i el centre òptic.
Les lents, es poden classificar segons la seva forma en lents convergents i lents divergents.
Les lents convergents, són aquelles que tal i com indica el seu nom, convergeixen o centren els rajos de llum en un punt.
Les lents divergents, són aquelles que provoquen la dispersió dels rajos de llum en entrar en contacte amb la nova superfície.
2.2.1. Lents convergents
Les lents convergents són més amples en el centre que en els extrems. Les imatges obtingudes amb les lents convergents, s’anomenen imatges reals.
Tal i com ens mostren els dibuixos anteriors, la llum viatja en línia recta i al passar d’un medi a l’altre (aire-vidre), en el cas de les lents convergents, concentra els raigs de llum en un punt anomenat focus.
Segons per quin punt incideix el raig a la lent obtindrem resultats diferents
- El raig paral·lel a l’eix òptic, es refractarà passant pel focus, F
- El raig que passa pel centre òptic, O, travessarà sense desviar-se.
- El raig que passa pel focus, F, és refractarà i sortirà paral·lel a l’eix òptic.
N’hi ha de tres tipus:
2.2.2. Lents divergents
Les lents divergents són més amples en els extrems que en el centre. Quan un feix de llum hi incideix es separen els raigs, divergeixen. D’aquestes s’obtenen imatges virtuals.
Tal i com mostren els dibuixos anteriors, la llum viatja en línia recta i al passar d’un medi a l’altre (aire-vidre), en el cas de les lents divergents, desvien els raigs.
Segons per quin punt incideix el raig a la lent obtindrem resultats diferents:
- El raig paral·lel a l’eix òptic, es refractarà de manera que la seva prolongació passarà per F
- El raig que passi pel centre òptic, O, no es desviarà.
- El raig que passi pel focus, F, es refractarà paral·lel a l’eix òptic.
N’hi ha de tres tipus:
La capacitat de convergir o divergir d’una lent ve donada per:
- La curvatura de la seva superfície: com més gran sigui aquesta, més convergent/divergent serà la lent i més curta serà la distància focal.
- El tipus de material que travessa, és a dir, diferència de naturalesa del material del que prové i al que arriba caracteritzats per l’índex de refracció.
Aquesta propietat de convergir/divergir es coneix com potència de la lent (P) i que es calcula com l’inversa de la seva distància focal: P = 1/f.
Com més curta és la distància focal d’una lent, més gran és la seva potència. Les unitats de mesura de la potència són m-1, i reben el nom de diòptries.