Principios de Óptica

La óptica entiende en el gobierno de la dirección de la luz a fin de que los ojos puedan adquirir más información mediante la vista. Esto se logra mediante el empleo de instrumentos ópticos, que están formados básicamente por Piezas de Cristal (espejos, prisma y lentes) dotadas de ciertas formas y distribuidas a fin de regular la dirección de la luz en el sentido deseado. Estos cristales cambian la dirección de la luz: reflejando la luz que incide sobre las superficies de cristal y refractando la luz a través de las superficies de cristal (la luz altera su dirección cuando pasa a través de la superficie). FUENTE LUMINOSA: Una fuente luminosa, como una lámpara, envía ondas luminosas en todas direcciones, efecto comparable con una piedra lanzada al agua que envía ondas de agua en todas direcciones TIPOS DE RAYOS Los rayos luminosos pueden ser, DIVERGENTES (desde un punto común), PARALELOS (unos a otros) y CONVERGENTES (a un punto). REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN: Las partes ópticas de todos los instrumentos ópticos consisten en espejos, prismas y lentes. Estos medios ejercen solo dos acciones sobre la luz: Reflejarla y Refractar-la.

Los Espejos, Prismas y Lentes tienen como propósito alterar la dirección de los rayos luminosos en la forma deseada. Los cambios de dirección se logran de dos maneras: Por Reflexión: La luz retrocede desde la superficie. Por Refracción: La luz pasa a través de las superficies de cristal. ESPEJOS (“La función de los espejos consiste en reflejar la luz”). Gran parte de la reflexión de los instrumentos ópticos militares está controlada por medio de prismas (cuando el prisma está orientado de modo adecuado actúa en la misma forma como si se tratara de la superficie plana de un espejo). En este caso, los principios básicos de la reflexión son los mismos para el espejo y para el prisma. LENTES: Los lentes se emplean únicamente para la refracción de la luz y por lo general para la formación de imágenes. En cada caso la luz se inclina alejándose de la perpendicular bajada a la superficie.

Esto da lugar a la convergencia y divergencia de los rayos  luminosos paralelos, respectivamente LENTES BI-CONVEXOS: Un Lente Bi-convexo tiene dos  superficies y combinan su habilidad para hacer converger la luz. La distancia focal es la distancia desde el lente al foco cuando la  luz incide es paralela A medida que sea mayor el poder de convergencia, más  corta será la distancia a que la luz vendrá a foco, y por lo tanto,  menor será también la distancia focal. Antecedentes Es un sistema que tiene por antecedente la invención de telescopio binocular,  donde el diseño óptico de este instrumento usa las denominadas  ópticas Galileas. La información disponible de Galileo da como referencia  la utilización de instrumentos telescópicos. El sistema de lentes montados  sobre dos lentes espaciados era usado en telescopios y binoculares  en el siglo XIX. Un aparato semejante al periscopio se empleó mucho  con fines militares, con él se podía vigilar al enemigo sin necesidad de  sacar la cabeza de la trinchera ni de exponerse a su fuego. El periscopio se basa en la reflexión de la luz, ésta debe recorrer una  distancia que va desde su ingreso al cuerpo del instrumento (tubo óptico) hasta  llegar al ojo del observador. Si esta distancia se incrementa reduce el  campo visual. Para aumentar este campo se montan cristales ópticos  – lentes – en el instrumento. Su versión naval es más compleja que los utilizados en las batallas terrestres,  y se lo relaciona directamente con la construcción de lo submarinos “Gymnote” (1888) donde se le introdujo un “invento” del Oficial Ingeniero de Ejercito Francés, Alfonso Francisco Eugenio Mangin (1825-1885) egresado del Instituto, Politécnico de París; de fama mundial por sus estudios sobre telegrafía  óptica y más que nada, por ser el creador del reflector aplanático,  consistente en un instrumento que permitía ver en todo ángulo de  dirección y a gran distancia. El modelo de submarino torpedero  “Gustav Zédé” (1893),  en honor al inventor que falleciera tres años antes, se considera a  esta nave la primera en usar el periscopio

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Elementos necesarios: La caja de cereal. Goma. Dos espejos de 7 cm x 7 cm o más grandes. Cinta adhesiva gruesa para cubrir los bordes de los espejos. Alternativas de materiales Si no tienes una caja, necesitarás cartulina,  una regla, un lápiz y un compás (para medir la  inclinación de la ranura para el espejo). Conseguir pedazos de espejo, o espejos viejos  es fácil. De hecho, los dos espejos no necesitan  ser iguales, ni tener el tamaño de la caja, pueden  ser más grandes, aunque se salgan de la caja. Lo  importante es su posición e inclinación. Ten mucho  cuidado con los bordes de pedazos de espejo. Estos  son filosos y para evitar accidentes se deben cubrir  con cinta adhesiva gruesa. El tamaño del espejo  está relacionado con la dimensión de la caja. Es  muy fácil calcularlo si mides los lados de la caja que  colindan con el espejo y usas la fórmula desarrollada  por Pitágoras para calcular el largo de la hipotenusa. Instrucciones para armarlo Abre la caja completamente y despégala con cuidado. Toma el lateral angosto  como el tamaño de cada lado del prisma que vas a construir.  Dobla este lateral sobre el frente de la caja, unas tres veces . Esto te dará los cuatro lados de la periscopio.  Déjale un borde pequeño que sirva para unir los extremos. Pide ayuda a una persona mayor para usar un cutter  o una tijera filosa y cortar las ventanas de observación  y las ranuras donde se insertan los espejos. Dobla los lados de la figura, siguiendo la líneas e instrucciones. Termina de cerrar esta caja en forma  de “prisma cuadrangular” (paralelepípedo rectángulo),  pegando los laterales y luego las tapas superiores e inferiores. Ahora inserta los espejos a través de las ranuras y  prueba tu nuevo instrumento. Practica con tu periscopio Úsalo para ver más allá de tu altura. Por ejemplo  sobre un arbusto o para mirar la parte de arriba de  un refrigerador alto. Mira detrás de una puerta, sin que te vean. ExtensiónPuedes extender el tubo para que tu periscopio  sea más largo, pero la imagen se achicará. Los periscopios  muy largos incluyen lentes para agrandar la imagen. Posibles errores Si el instrumento no te funciona revisa lo siguiente: El ángulo de inclinación de los espejos. La posición de los espejos con su cara hacia las ventanas.