Espejo de dioptrías griegas dioptron –

Superficie que separa dos medios transparentes de refracción desigual.

La dioptría es un sistema óptico formado por dos medios transparentes con diferentes índices y separados por una superficie plana o esférica. La asociación de dos dioptrías planas forma una placa con caras paralelas o un prisma; las asociaciones de dioptrías esféricas constituyen las lentes.

La hoja de lados paralelos

Al cruzar la hoja, los rayos experimentan una traslación lineal: este es el caso de una ventana ordinaria cuando la hoja se coloca en un medio índice. no. En el caso de que los ambientes externos tengan diferentes índices (pared de un acuario, por ejemplo), se debe tener en cuenta el límite de refracción. En todos los casos, una placa con caras paralelas colocada en el camino de la luz modifica el camino óptico; introduce un retraso en la transmisión de información alargando el camino óptico si el índice de la placa es mayor que el del medio externo. Esta propiedad se utiliza en algunos sistemas de interferencia. Finalmente, en las condiciones que permiten aproximaciones gaussianas, el estigmatismo es bastante correcto.

El prisma

Las dos dioptrías planas forman un ángulo A. Los rayos, con una incidencia adecuada, emergen mientras se desvían hacia la base del prisma. Esta desviación se utiliza para determinar los índices de refracción con extrema precisión utilizando un goniómetro (para una radiación monocromática determinada, la precisión puede alcanzar cinco cifras significativas). El método utiliza un prisma con una desviación mínima.

Los prismas se clasifican como prismas dispersivos, al que se refiere el ejemplo anterior, y en prismas de reflexión. Estos son diversos y sus usos múltiples. Someten los rayos a uno a cuatro reflejos totales para imponer una desviación constante o modificar la orientación de las imágenes sin desviación. En los periscopios se utilizan prismas de desvío de 90 °; prismas cuadriláteros, en telémetros; un sistema de los llamados prismas de Porro, colocados en los prismáticos, permite observar un campo ampliado gracias a un pequeño instrumento; también hay prismas retrorreflectantes. A menudo, una cara del prisma se metaliza para que sirva como espejo plano.

La fibra optica

La reflexión total también se aplica en fibras ópticas. Considere un cilindro de vidrio a base de sílice protegido del exterior: la luz viajará hacia el interior, sufriendo una serie de reflejos totales. En efecto, el valor del ángulo de incidencia sobre la superficie interior de la fibra es siempre mayor que el del ángulo límite de refracción, y esto independientemente de la deformación sufrida por la fibra. El cilindro de material transparente se comporta como un conductor de luz. La luz de partes de un objeto extendido se divide entre las fibras en un haz; en la salida, la suma de las porciones de imagen obtenidas reconstituye la imagen completa. El haz de fibras puede equiparse con un objetivo en la entrada y un ocular en la salida.

Las fibras enredadas distorsionan la imagen, pero su restitución se obtiene después de reordenar las fibras a su llegada: los mensajes pueden así codificarse. El uso más extendido de las fibras ópticas es médico, en endoscopia (observación de las cavidades del cuerpo humano), pero su uso en telecomunicaciones se encuentra actualmente en plena expansión.

La dioptría esférica

No estigmático, sin embargo, proporciona imágenes planas bastante correctas de objetos planos pequeños, en condiciones de aproximación gaussianas. En resumen, los rayos deben pasar cerca del centro óptico y estar ligeramente inclinados sobre el eje (rayos paraxiales). Una dioptría esférica se define por su convergencia C y por algunos puntos notables en el eje óptico, incluidos los focos principales, el objeto y la imagen.

Para los puntos (B, B ‘) separados del eje, el aumento lineal se define por: gramo = y‘/y, que conduce a la fórmula de Newton: FA. F’A ‘= ff‘.

La asociación de dioptrías

Un instrumento óptico refractivo consta de al menos dos dioptrías, las dos superficies de separación de una lente, por ejemplo. Solo consideraremos sistemas centrados comparables a las lentes delgadas utilizadas en condiciones de aproximación gaussiana. En este caso, la convergencia del sistema es la suma de las convergencias de estas dioptrías sucesivas.

Una lente gruesa se modela mediante una asociación de dioptrías esféricas que constituyen dos lentes delgadas separadas por una placa con caras paralelas. Los resultados teóricos obtenidos son entonces simples y se aplica el cálculo matricial. Así es como se calculan los instrumentos ópticos. El uso de un diafragma permite obtener condiciones cercanas a las de Gauss.

Una ilustración a tamaño real: el arcoíris

El arco iris es el producto de la refracción de la luz solar por una pantalla de gotas de agua. Cada gota de agua actúa como un prisma que rompe la luz. Un rayo solar – luz «blanca», es decir que cubre todo el espectro visible – cae sobre una gota; este rayo sufre dos refracciones y una reflexión antes de salir, en una dirección que depende de la longitud de onda. Por lo tanto, los rayos «rojos» se desviarán más que los rayos «azules». El ángulo entre el rayo incidente y el rayo emergente es de 43 ° para los rayos «rojos» y de 41 ° para los rayos «azules». Dándole la espalda al Sol, el observador verá un arco rojo de todas las gotas, como la dirección de la gota: forma un ángulo de 43 ° con la dirección de los rayos solares. Luego podemos observar desde el exterior hacia el interior del arco iris un gradiente que va de rojo a azul.