El fenomeno de la refracción

Kus
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El fenomeno de la refracción

Mensajepor Kus » 09 Jun 2006, 02:36

Hola a todos! a ver si me podeias aclarar un par de cuestiones sobre optica. Hace unos dias estube estudiando optica geometrica en un libro de fisica y tengo un par de contradicciones en mi mente.

La imagen en un telescopio se forma en el plano focal. Por deficion "todos" lo rallos de luz paralelos que inciden el la lente, se refractan y convergen en un punto del plano focal. Un punto que sera uno u otro en funcion del angulo de incidencia. Ok, hasta aqui perfecto.

Otro tema es el de la distancia focal de la lente. Focales cortas forman una imagen en el plano focal de una zona mas grande del cielo que focales largas.

Pues segun estos conceptos, "solo optica geometrica" la imagen del la lente con distancia focal cortas deberia tener mas luz, ya que recoge la luz de mas estrellas en el cielo.

¿Entoces por que se sule decir que un un telescopio f/4 es mas luminoso que un f/9? No parece logico segun este razonamiento.

Planteo la posiblidad de que el fenomeno de la refraccion afecte de alguna forma a la microestructura de la lente, no se como ni porque. Me explico, que para refractar luz los atomos que componen la lente deban de hacer o desacer no se que, de tal manera que la capacidad de refractar luz este limitada, como si se saturase.

Si esto es asi se me aclararan algunas dudas. Aunque seguiria sin entender porque el F/4 seria mas luminoso, ya que entoces la imagen de ambos estaria formada por la misma cantidad de luz a misma abertura. Y volorando la imagen sobre trozo de cielo, el F/4 recogeria menos aun, porque esta mas repartida. Por lo tanto aun lo entiendo menos.

¿Alguien me podria explicar como se produce el fenomeno de la refracción en una lente?
¿Y por que se sule conocer a los telescopios de focales cortas como mas luminosos?

Un saludo de antemano, gracias!

Kus
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Mensajepor Kus » 09 Jun 2006, 02:41

Coreccion:

¿Entoces por que se sule decir que un un telescopio f/4 es mas luminoso que un f/9? No parece logico segun este razonamiento.

Debe ser:

¿Entoces por que se sule decir que un un telescopio f/4 es mas luminoso que un f/9? De momento parece logico.

Siempre que no se cumpla lo comentado en el siguiente paragrafo.

El tema es un poco liado, lo siento!

carlflo
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número f

Mensajepor carlflo » 09 Jun 2006, 06:05

Porque el número f es el cociente de dividir la distancia focal por el diámetro de la lente.
Saludos

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rcacho
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Re: El fenomeno de la refracción

Mensajepor rcacho » 09 Jun 2006, 09:40

Kus escribió:¿Alguien me podria explicar como se produce el fenomeno de la refracción en una lente?


geométricamente

La luz está formada por frentes de onda. Un frente de onda tiene la particularidad de que es perpendicular a los rayos y que todos los puntos de corte con los rayos ha recorrido el mismo camino, es decir, salieron a la vez de la fuente luminosa

Recordemos que la luz viaja a distintas velocidades segun el medio en el que se encuentre (por ejemplo, viaja más rápido en el aire que en el vidrio).

Cuando los rayos cambian de medio de forma no perpendicular, habrá unos rayos que llegan primero (Fijate en la imagen de la izquierda) Imagen

Pues bien, estos rayosse frenarán , mientras que los rayos que aun no han incidido en el nuevo medio seguirán avanzando. Esto conduce a una rotación del frente de ondas, es decir, los rayos se desvían.

Cuanticamente:

La luz incide sobre los átomos del nuevo medio, excitando los electrones. Cuando los electrones se desexcitan emiten radiacion en la misma longitud de onda que la que absorbieron. Emiten en todas direcciones, pero sólo hay dos en las que la interferencia es constructiva. Una de ellas es la dirección de refracción y la otra la de reflexión.

Además de la refracción y la reflexión explica la absorción a determinadas longitudes de onda de distintos materiales

No quiero meterme en fórmulas complejas y complicadas que no llevarian a ningun sitio, pero esto que digo se puede demostrar. No teneis mas que mirar cualquier libro de optica fisica.

Espero que este rollazo haya quedado claro.

Saludos!!
Mis telescopios: Celestron C200N en montura CG5-GT y Refractor Skywatcher 80/400
Mis oculares: Ethos 13mm, Baader Aspheric 31mm, Zeiss Opton, Plossl Celestron (4mm, 6mm, 9mm, 15mm, 26mm), B&Crown ED 5,2mm
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aymard
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Re: El fenomeno de la refracción

Mensajepor aymard » 09 Jun 2006, 09:40

Hola kust, voy a darte alguna respuesta pero no soy ningún experto en óptica y habrá más de uno en este foro que podrá dar respuestas mejores. :wink:

Kus escribió:Otro tema es el de la distancia focal de la lente. Focales cortas forman una imagen en el plano focal de una zona mas grande del cielo que focales largas.
Focales cortas, pero de telescopios, dan + campo. Esto es así porque los aumentos son menores (aumentos=foc teles/foc ocular). En los oculares se da el caso contrario (focales cortas, menos campo).

Kus escribió:Pues segun estos conceptos, "solo optica geometrica" la imagen del la lente con distancia focal cortas deberia tener mas luz, ya que recoge la luz de mas estrellas en el cielo.


Kus escribió:Aunque seguiria sin entender porque el F/4 seria mas luminoso, ya que entoces la imagen de ambos estaria formada por la misma cantidad de luz a misma abertura.
Exacto. En visual a priori no sería más luminoso (y en astrofotografía, depende del método empleado).

Kus escribió:¿Y por que se sule conocer a los telescopios de focales cortas como mas luminosos? .
No los de focales cortas, si no los de relaciones focales más pequeñas (rápidas), es decir, f/## más pequeño. f/## = focal teles/apertura
Esa denominación se debe a la astrofotografía, pero no es correcta en cualquier situación. Me explico:
- Un f/4 es más luminoso que un f/8 (teniendo misma apertura) porque al usar p.e. una cámara CCD da menos aumentos. Sucede así porque la CCD tiene una distancia focal fija, y con una r. focal rápida (pequeña) llegará más luz en menos tiempo de exposición (de ahí que se lle llame rápida :wink:).
- En observación visual, se puede intercambiar oculares. Basta con poner los oculares adecuados para obtener los mismos aumentos y por tanto luminosidad. P.e. si pones un ocular de 10mm en el f/4 obtendrás los mismos aumentos que con un 20mm en el f/8. Si pones un ocular de 25mm en el f/8, obtendrás -teóricamente- una imagen más luminosa que en el f/4. Lo que realmente marca la luminosidad es la apertura.

Será mejor que otro forero te explique los detalles más técnicos. Saludos

P.D. rcacho, me has leído la mente :!:

Kus
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Mensajepor Kus » 10 Jun 2006, 01:10

Antes de nada, gracias a ambos.

Aymard tienes razon, como bien has comentado en tu ultimo pargrafo, esto sucede con relaciones focales cortas, he abusado del lenguaje común y en temas tan delicados debemos ser mas rigurosos, para que no haya confusiones. Estoy deacuerdo con todo lo que has comentado. Pero me quedo con una cosa: "A MIS ABERTURA, TANTO RELACIONES FOCALES CORTAS COMO LARGAS FORMAN UNA IMAGEN CON LA MISMA CANTIDAD DE LUZ". Y en concreto me refiero a la imagen primaria, la que se forma en el plano focal, sin pensar en aumentos.

Si esto es así, date cuenta que por unidad de area de cielo forzosamente el de RELACION FOCAL CORTA contiene menos luz, ya que forman imagenes de areas diferentes, un area mas grande en el caso del RELACION FOCAL CORTA.

Por otro lado, deduzco que entonces todas las lentes poseen un cierta canntidad maxima de luz que puede ser refractada. La respuesta a esto creo que nos la podria dar rcacho, todo un experto.

Rcacho, me interesa bastante el analisis cuantitativo que has propuesto, porque creo que esto es justamente lo que nos puede dar respuesta a lo comentado en el paragrafo anterior. Soy consciente que a la practica se produce tanto refracción, reflexion y absorcion, pero supongo que en una lente la refracción predominara sobre los otros dos fenomenos no?

Comentas: "Emiten en todas direcciones", esto es debido a que tambien reciben en todas las direcciones no?

No entiendo lo de la interferencia constructiva. A efectos practicos, que implica esto. Si no es constructiva que pasa con esa luz? Podrias aclararme el tema?

Si la luz refractada proviene de la excitacion de los atomos del otro medio, esto explica que cada lente tiene una cantidad maxima de luz que puede refractar no? Dado que cada lente esta compuesta por numero finito de atomos, es asi?

Espero no haberos aburrido, pero a veces ciertos fenomenos despiertan mi inquietud. Podeis estar seguros de vuestras respuestas me han servido de mucho.

Un saludo :D

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rcacho
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Mensajepor rcacho » 12 Jun 2006, 10:28

Kus escribió:Por otro lado, deduzco que entonces todas las lentes poseen un cierta canntidad maxima de luz que puede ser refractada. La respuesta a esto creo que nos la podria dar rcacho, todo un experto.


Rcacho, me interesa bastante el analisis cuantitativo que has propuesto, porque creo que esto es justamente lo que nos puede dar respuesta a lo comentado en el paragrafo anterior. Soy consciente que a la practica se produce tanto refracción, reflexion y absorcion, pero supongo que en una lente la refracción predominara sobre los otros dos fenomenos no?


Esta cantidad no depende de la lente, sino de la luz que le llega. Basicamente: Transmitida=Recibida - absorbida- reflejada.

Obviamente, las lentes y todos los dispositivos de transmisión óptica se fabrican para que la refracción predomine sobre las demás, aunque las otras componentes no se pueden eliminar por completo.

Kus escribió:Comentas: "Emiten en todas direcciones", esto es debido a que tambien reciben en todas las direcciones no?


No, en este caso los primeros átomos de la lente reciben la luz de una sola dirección, pero la emiten después en todas las direcciones.

Kus escribió:No entiendo lo de la interferencia constructiva. A efectos practicos, que implica esto. Si no es constructiva que pasa con esa luz? Podrias aclararme el tema?


Mira este video que colgo nuestro compañero felpeyu2y lo entenderas mejor:
http://www.asociacionhubble.org/modules.php?name=Forums&file=viewtopic&t=6420&highlight=young

Si la luz refractada proviene de la excitacion de los atomos del otro medio, esto explica que cada lente tiene una cantidad maxima de luz que puede refractar no? Dado que cada lente esta compuesta por numero finito de atomos, es asi?


Cuantos mas atomos habra mas absorcion, por lo tanto menos luz pasara.

Saludos!!!
Mis telescopios: Celestron C200N en montura CG5-GT y Refractor Skywatcher 80/400
Mis oculares: Ethos 13mm, Baader Aspheric 31mm, Zeiss Opton, Plossl Celestron (4mm, 6mm, 9mm, 15mm, 26mm), B&Crown ED 5,2mm
Otros: Nikon D50 con filtro sustituido, Filtro UHC Astronomik, Filtros neutros y de colores

Kus
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Mensajepor Kus » 13 Jun 2006, 22:54

Mmmm, el video es interesante. Seguire investigando, la verdad es que aun tengo ciertas dudas pero habrire un parentesis para seguir reflexionando. Si no puede sobrevivir con estas dudas y soy incapaz de darles explicación volveré con mas preguntas.

Muchas gracias a todos por vuestra ayuda.

Un saludo!

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