1. Distancia focal

Curso Fundamentos Ópticos en Fotografía

Resumen

La distancia focal es el parámetro básico de una lente. Presentamos el modelo de lente convergente delgada.

Se llama foco al punto donde los rayos paralelos convergen y distancia focal a la distancia de la lente al foco.


Lente

Una lente es un dispositivo óptico que desvía los rayos de luz.

El proceso básico de funcionamiento de una lente es el siguiente: cuando un rayo incide sobre la lente cambia de medio. Como el aire y el material del que está hecho la lente tienen índices de refracción diferentes, el rayo cambia de dirección (se desvía) al entrar en la lente. Cuando ese rayo sale de la lente por el otro lado, vuelve a desviarse pues vuelve a cambiar de medio.

En la figura 1 representamos este proceso para una lente biconvexa, es decir, que tiene los dos lados convexos.

Figura 1. Lente biconvexa

El modelo de lente delgada (thin lens) supone el grosor de la lente despreciable, con lo que basta con suponer un único plano de desviación de los rayos. En tal caso, la figura 1 se simplifica a la figura 2:

Figura 2. Lente delgada biconvexa

Como ves, los rayos de entrada y salida son los mismos en las figuras 1 y 2; lo único que cambia es que hemos simplificado lo que ocurre dentro de la lente utilizando para ello un único plano vertical, que es donde se curvan los rayos.

Como te puedes imaginar, los objetivos que se usan en Fotografía no cumplen este modelo tan sencillo, ya que suelen estar formados por grupos de lentes movibles separados espacialmente. La buena noticia es que sí existe un modelo de lente única para un objetivo; es decir, se puede sustituir todo el conjunto de lentes que lleva un objetivo por una única lente; el único problema es que esa lente ya no es delgada, sino gruesa (modelo thick lens), donde ya no basta con suponer un único plano vertical. El modelo de lente gruesa se explica en el tutorial "Óptica avanzada" (en preparación).

La principal ventaja del modelo de lente delgada en Fotografía es su carácter didáctico, pues permite entender fácilmente muchos conceptos ópticos básicos en Fotografía.

La lente biconvexa es una lente convergente, es decir, todos los rayos provenientes de un punto que atraviesan la lente se vuelven a juntar en otro punto detrás de la lente.

Se llama objeto al punto que genera los rayos e imagen al punto donde convergen los rayos detrás de la lente. Lo representamos en la figura 3, donde P es el objeto y P’ la imagen.

Figura 3. Formación de la imagen

La zona donde se encuentra el “mundo real” (por donde entran los rayos a la lente) se llama zona objeto y la zona donde se forman las imágenes (por donde salen los rayos tras atravesar la lente) se llama zona imagen.

Por convención, se suele dibujar a la izquierda la zona objeto y a la derecha la zona imagen.

En la figura 3 hemos representado tres rayos provenientes del punto de luz P.

El rayo verde viene paralelo al eje principal de la lente. El rayo rojo no sufre desviación; se dice que pasa por el centro óptico de la lente. El rayo amarillo es otro rayo cualquiera. Si hubiésemos dibujado más rayos provenientes de P, verías que todos a su salida pasarían por P’. Por tanto, se dice que la lente hace converger (enfocar) los tres rayos en un punto único P’ en la zona imagen. Se dice que P’ es la imagen de P.

Eso significa que si en ese punto P’ colocamos el sensor, habremos obtenido una imagen nítida (invertida) del punto u objeto P. Si el sensor se coloca a otra distancia saldrá desenfocado (ver el concepto de profundidad de campo).

Distancia focal de una lente

Volvamos al caso del rayo verde de la figura 3, el que venía paralelo al eje de la lente. Resulta que TODOS los rayos que inciden paralelos al eje principal de la lente convergen en un mismo punto: a ese punto se le llama foco principal de la lente, representado con una F.

Se llama distancia focal f a la distancia desde la lente hasta el foco principal F (ver figura 4).

Figura 4. Distancia focal

En el caso que enfoquemos a infinito, los únicos rayos que inciden en la lente son los que vienen paralelos al eje de la lente. Así que otra forma de definir la distancia focal es: la distancia a la que se forma la imagen cuando el enfoque es a infinito.

Volver al menú principal del tutorial Fundamentos Ópticos en Fotografía

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *