Instrumentos ópticos: lupa, microscopio y telescopio
FísicaÓpticaEdades 14–15
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Diagramas de rayos de la lupa (M = D/f con el ojo relajado, 1 + D/f en el punto próximo), del microscopio compuesto (imagen intermedia real, M ≈ (L/fₒ)(D/fₑ)) y del telescopio refractor o reflector (M = fₒ/fₑ en ajuste normal). El criterio de Rayleigh θ = 1,22λ/D muestra cuándo se resuelven dos estrellas al cambiar la abertura y la longitud de onda, el poder de captación de luz crece como D², una gráfica de la atmósfera muestra qué bandas necesitan telescopios espaciales y un espectroscopio compara las líneas oscuras de una estrella con las de H, He, Na, Ca y Fe.
Lección: Instrumentos ópticos; Lupa; Microscopio; Telescopio; Poder de resolución
Qué muestra
Los instrumentos ópticos hacen que lo pequeño o lejano parezca mayor porque aumentan el ángulo con que lo ve el ojo. Una lupa forma una imagen virtual derecha; un microscopio compuesto añade un objetivo que forma una imagen real aumentada para el ocular; el objetivo de un telescopio, una lente o un espejo cóncavo, forma la imagen de un objeto lejano en su plano focal. Una abertura mayor recoge más luz (∝ D²) y da más detalle, con el límite de la difracción (criterio de Rayleigh). Se suponen lentes delgadas y rayos paraxiales; la gráfica de la atmósfera es un promedio simplificado de cielo despejado.
Cómo usarla
En Lupa, cambia la distancia focal y la distancia del objeto, o pulsa Ojo relajado o Imagen a 25 cm. En Microscopio, ajusta el objetivo, el ocular y la distancia entre las lentes y pulsa Ajuste normal. En Telescopio, elige Refractor o Reflector y cambia fₒ, fₑ y la abertura. En Poder de resolución, cambia la abertura, la longitud de onda y la separación hasta que las estrellas queden justo resueltas. En Atmósfera y espectros, elige una banda, luego una estrella, y marca elementos para identificar sus líneas.
Parámetros que puedes cambiar
- Pantalla Lupa, Microscopio, Telescopio, Poder de resolución, Atmósfera y espectros
- Distancia focal de la lupa f 2,5–10 cm
- Distancia del objeto a la lupa u 1–10 cm
- Objetivo del microscopio fₒ 0,4–2 cm
- Ocular del microscopio fₑ 2–8 cm
- Distancia entre las lentes del microscopio 12–25 cm
- Distancia del objeto al objetivo uₒ 0,41–3,2 cm
- Tipo de telescopio Refractor (lentes), Reflector (espejo)
- Objetivo del telescopio fₒ 40–200 cm
- Ocular del telescopio fₑ 0,5–10 cm
- Ocular desplazado Δ -1–0,5 cm
- Abertura D 0,5–1000 cm
- Longitud de onda λ 400–700 nm
- Separación de las estrellas θ 0,01–100 ″
- Estrella Estrella A (como el Sol), Estrella B (caliente, blanco azulada), Estrella C (fría, anaranjada)
- Banda Rayos gamma, Rayos X, Ultravioleta, Luz visible, Infrarrojo, Microondas, Ondas de radio
Preguntas para explorar
- ¿Por qué un telescopio con un objetivo de mayor distancia focal y un ocular de menor distancia focal da más aumento angular?
- ¿Cómo cambian la luz recogida y el menor ángulo resoluble si se duplica la abertura?
- ¿Por qué los telescopios de rayos X y ultravioleta deben estar en órbita, mientras que los radiotelescopios funcionan en tierra?
