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Aberracion optica - Nota: 7.5
FÍSICA C 4 48 32 FI252AQM (FI253AQM)
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METODOLOGIA
Muchas veces la física óptica se ha visto limitada a estudiar solamente los rayos paraxiales (internos), es decir, aquellos que forman ángulos “u” pequeños con el eje óptico. En estos casos, un objeto puntual produce con suficiente aproximación una imagen también puntual. Pero los valores pequeños de estos ángulos “u” obligan a operar exclusivamente con haces luminosos comprendidos dentro de límites de ángulos sólidos estrechos, lo que conduce a que la iluminación de la imagen sea dentro de límites pequeños.
Desde un punto de vista práctico, surge el interés por emplear ángulos sólidos relativamente anchos, y renunciar a las limitaciones de solo trabajar con rayos paraxiales, sino también, con rayos marginales (externos).
Sin embargo, al renunciar a las condiciones de una imagen homocéntrica (un solo foco), el sistema sufriría refracción, y la imagen de dimensiones finitas ahora tendrá una serie de defectos, que conocemos como aberraciones ópticas. Pero el estudio de la física óptica no culmina ahí, sino que existen posibilidades de corregir estas aberraciones ópticas, y que tendrán un lugar de estudio dentro de la metodología.
ABERRACION ESFERICA
Como su nombre lo dice, alude a defectos que se producen en lentes esféricos. En la siguiente imagen se muestra gráficamente este fenómeno:
Rayos paraxiales
Rayos marginales
Rayos marginales
Donde se observan dos puntos de intersección que provocan que la imagen se vea borrosa. Para observar de mejor manera, podemos aislar tanto los rayos marginales, como los paraxiales, para apreciar de mejor manera el comportamiento de cada uno:
Donde a la izquierda se muestra solo la mitad superior de la combinación de ambos lentes. En la parte derecha se muestra la aberración axial δs de la lente compuesta. En esta combinación, la aberración ha sido totalmente compensada para los rayos marginales; sin embargo, aún existe una pequeña aberración residual para los rayos paraxiales (intermedios), pero sin duda hay una mejora evidente.
COMA
Según Abbe, a aberración coma no existe en aquellos sistemas corregidos de aberración esférica (lente aplanética), siempre y cuando las amplificaciones marginal y paraxial son iguales (ec. 1) o se cumpla la “Condición de los senos” (ec. 2):
m=M............... (ec. 1) u u'=
sinU sinU'.............(ec. 2)
Donde u y u son los ángulos de incidencia y refracción d′ el rayo paraxial, U y U son los ángulos de′ incidencia y refracción del rayo marginal.
Para un objeto que está en el infinito, Kingslake demostró que la condición del seno se reduce a la ecuación:
F'=f'
Donde f es la distancia desde el plano principal hast′ a el plano del punto focal medido a lo largo del rayo paraxial y F es la distancia medida a lo la′ rgo del rayo marginal desde el punto de
refracción en la superficie hasta el punto donde cruza el rayo al eje óptico, de acuerdo al gráfico de un sistema aplanético:
ASTIGMATISMO
Los haces astigmáticos producen dos líneas focales S’ (en el plano de dibujo - sagital) y S’’ (perpendicular al plano de dibujo - meridional). La diferencia de estas dos líneas focales se conoce como diferencia astigmática.
El astigmatismo se manifiesta cuando la imagen que se obtiene sobre la pantalla perpendicular al eje óptico es la de un objeto formado por líneas radiales y por una serie de circunferencias concéntricas centradas sobre el eje y situadas en un plano perpendicular a él.
Aberracion optica - Nota: 7.5
Asignatura: FÍSICA C 4 48 32 FI252AQM (FI253AQM)
Universidad: Universidad Nacional de San Antonio Abad del Cusco
