Óptica básica, parte 2

15 mayo 2009 at 17:07 Deja un comentario

Continuamos con las lentes para observar un nuevo concepto.

Supongamos que tenemos una lente y queremos obtener una imagen nítida con una altura d para un índice de refracción n0 (aire, vacío), cuyo valor es 1. Siguiendo estas indicaciones, tendremos lo siguiente:

El concepto de apertura numérica aquí se define con la siguiente fórmula:

Éste es un valor adimensional para caracterizar el rango de ángulos de incidencia para los cuales un sistema acepta la luz. Es decir, que si incide con un ángulo mayor que el fijado, la luz que no quede contenida hasta ese ángulo máximo no será captada y se perderá.

De hecho, para un ángulo fijado, la apertura numérica NA también está fijada, lo que supone un problema en microscopía óptica, por lo que para conseguir aumentos en el microscopio sería necesario cambiar el medio (cambia el índice de refracción), por lo que para amplificar, en vez de aire utilizaríamos un líquido, que posee mayor índice de refracción.

Y tras terminar con esta última parte con lentes, refracción y reflexión, hablemos de campos…

Cuando observamos una onda cualquiera, ésta se desplazará con una determinada velocidad de propagación durante un tiempo determinado y recorriendo cierta distancia. La posición que ocupe una partícula dependerá del tiempo que haya estado desplazándose, además de la distancia recorrida, por lo que, por ejemplo, se puede definir el campo eléctrico como:

Aquí aparecen la pulsación (ω) y el número de ondas (k), que también son fundamentales a la hora de definir la posición en el campo. Podemos obtener sus valores por separado, imponiendo una serie de condiciones:

– Para el caso en que fijamos la posición z y el campo sólo dependa del tiempo (la diferencia entre los dos tiempos indicados es el período de la señal, T):

– Para el caso en que fijamos el tiempo t y el campo sólo dependa de la distancia (la diferencia entre las dos distancias indicadas es la longitud de onda de la señal, λ):

Además, también podemos observar cómo el campo variará según el medio. Lo único que permanecerá inmutable es la frecuencia de la onda y, con ello, la pulsación. En cambio, la longitud de onda y el número de ondas sí que cambiarán dependiendo del índice de refracción:

Vacío/Aire (n=1)

Medio distinto del vacío (n>1)

En un medio distinto del aire o el vacío, la longitud de onda es menor, pero el número de ondas mayor. Es decir, que a menor λ, más ondas cabrán.

Otra característica del campo está en que cuando la luz viaja, lo hace en dos direcciones: perpendicular a la propagación (transversal) y paralelo a la propagación (longitudinal). Son dos modos que no se interfieren normalmente.

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