ESPEJOS Y LENTES. EL COLOR

La reflexión y la refracción de la luz han sido utilizadas desde antiguo, mucho antes de que existiera ninguna explicación satisfactoria sobre su comportamiento, mediante distintos aparatos muy usuales: espejos y lentes.

Espejos

Cuando la luz choca con un objeto, se refleja en su superficie. Si esta última es irregular, los rayos reflejados se dispersan en direcciones distintas: es la reflexión difusa. Si la superficie es totalmente lisa (pulimentada, en el caso de un sólido), todos los rayos salen en direcciones paralelas, produciéndose una reflexión especular. Esto sucede en los espejos y en la superficie libre de los líquidos en reposo.

Atendiendo a su forma, existen distintos tipos de espejos: planos, esféricos, cilíndricos, parabólicos, etcétera.

La luz que sale de un objeto se propaga en forma de rayos que, al llegar espejo, se reflejan en él. Si posteriormente te se vuelven a reunir en algún punto de espacio, decimos que se forma en él una imagen real del objeto. Si los rayos se separan y sus prolongaciones se cortan en un mismo punto, al estar acostumbrados a la propagación rectilínea de la luz, juzgaremos que la luz proviene de este punto: parece que en él se halle el objeto. Se trata de una imagen virtual, producida como resultado de la interpretación del cerebro del observador.

Lo anteriormente dicho permite utilizar espejos cóncavos para proyectar imágenes o para concentrar en un punto la escasa luz que llega procedente de un objeto lejano (observación de estrellas con un telescopio de reflexión) -imagen real-. Otros espejos se emplean para observar objetos al mismo tamaño (espejos planos), magnificados (espejos de bolso) o minorizados (retrovisores) -imagen virtual-. También se pueden conseguir imágenes deformadas con espejos curvos no esféricos.

Lentes

Una lente es un medio transparente limitado por caras no paralelas, una de las cuales, al menos, no es plana. Si atendemos a su comportamiento, existen dos tipos de lentes: divergentes, que separan los rayos entre sí, y convergentes, que los acercan. Dicho comportamiento depende de su forma, del material con que están construidas y del medio que las rodea. En general, las convergentes son más gruesas por el centro y las divergentes, por los bordes. Las lentes divergentes no forman imágenes reales y sí las convergentes. Como ejemplo de lentes convergentes cabe citar las lupas, las de los aparatos de proyección y las usadas en la corrección del astigmatismo y la vista cansada. Para la corrección de la miopía se emplean lentes divergentes.

Aunque son las más corrientes, no todas las superficies curvas de las lentes son esféricas. Por ejemplo, en la corrección de los astigmatismos se usan lentes cilíndricas.

Elementos de espejos y lentes

El centro de curvatura es el centro de la superficie esférica que limita el elemento óptico. El eje principal es el eje de simetría que pasa por los centros de curvatura. El foco es el punto en el cual se cortan los rayos de luz que llegan paralelos al eje principal y donde se debe situar el foco luminoso para que los rayos salgan paralelos entre sí y al eje principal. El centro óptico es el centro geométrico de la lente o el espejo.

La potencia de un aparato óptico se mide determinando la distancia focal f, o sea, la distancia del foco al centro óptico. El inverso de f expresado en metros da las dioptrías de una lente. Así, si la distancia focal es de 20 cm (0,2 m), la potencia de la lente convergente considerada será de 1/0,2 dp; es decir, +5 dioptrías.

Prismas

Un prisma óptico es un medio transparente limitado por, al menos, dos caras planas no paralelas, de manera que la luz incida en la segunda de ellas con un ángulo diferente al de refracción de la primera. Así, si consigue salir, lo hace en una dirección distinta de la que llevaba al introducirse en el medio.

En los prismas de reflexión total, el montaje permite que la luz penetre por una de las caras, se refleje en otra y salga por una tercera. Se usan como espejos de calidad, sólidos y duraderos, en ciertos aparatos ópticos, como prismáticos, periscopios y cámaras fotográficas réflex.

La descomposición de la luz mediante un prisma óptico fue estudiada ya por Newton. Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío a la misma velocidad, sea cual fuere su frecuencia. En los medios materiales, sin embargo, la velocidad depende de la frecuencia, por lo que las ondas se refractan de forma distinta según su frecuencia; y la luz, según su color. Al refractarse un rayo no monocromático se separan sus diversos colores componentes. Esta separación es muy escasa y sería inapreciable, pero la segunda refracción en la otra superficie del prisma la amplía, pues, al ser el ángulo de incidencia distinto para cada color, el de refracción varía más. La separación de la luz en sus colores componentes se aplica en los espectroscopios, muy útiles en el análisis químico.