Lentes

Óptica. Sistemas ópticos. Convergencia. Divergencia. Fabricación de lentes. Enfermedades de la visión

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Informe de Investigación:

Las Lentes.

Fecha : Jueves 29 de Nov. 2001

¿Qué son los lentes?:

Se llama lente a un cuerpo transparente limitado por dos superficies generalmente curvas, que tienen la propiedad de refractar de tal manera los rayos luminosos, que determina una variación en su convergencia. La desviación que experimentan los rayos depende de la forma de la lente.

También es llamado lente (en sistemas ópticos) al disco de vidrio u otra sustancia transparente cuya forma hace que refracte la luz procedente de un objeto y forme una imagen real o virtual de éste. Las lentes de contacto o las lentes de las gafas o anteojos corrigen defectos visuales. También se utilizan lentes en la cámara fotográfica ,el microscopio, el telescopio y otros instrumentos ópticos.

¿Qué clases de lentes existen?:

Las lentes se clasifican según la desviación que ejercen sobre los rayos luminosos que pasan por ellas. Con base en dicho criterio se pueden distinguir dos grupos generales:

  • Las lentes convergentes o positivas: éstas se reconocen por ser más gruesas en el centro que en los bordes, razón por la cual también se les llama convexas. Cuando una serie de rayos paralelos pasan a través de una lente de superficies convexas (lentes convergentes), los rayos convergen todos hacia un punto denominado foco. Es fácil entender éste fenómeno si se toma en cuenta el principio de refracción ( que es el cambio de dirección un rayo de luz o una radiación cualquiera que pasa oblicuamente de un medio a otro de diferente densidad). Nótese que cualquier superficie curva puede considerarse constituida por infinidad de planos diminutos; de modo que al pasar la luz por el lente, sólo el rayo central incide perpendicularmente a la superficie de la lente y se transmite en línea recta, mientras que todos los otros rayos caen oblicuamente y, en consecuencia , sufren refracción. El hecho de que la oblicuidad sea más pronunciada en los extremos de la lente, hace que en ésta parte los rayos sufran una mayor desviación. Debido a que la luz viaja con menor velocidad en vidrio que en el aire, la porción de ondas que atraviesa las partes más gruesas de la lente se retarda en relación con la que pasa por las partes más delgadas. En consecuencia, las ondas sufren una curvatura. El que la lente converja los rayos de luz hace que se forme una imagen del objeto en una pantalla situada al otro lado de la lente. La imagen está enfocada si la pantalla se coloca a una distancia determinada, que depende de la distancia del objeto y del foco de la lente. La lente del ojo humano es convexa, y además puede cambiar de forma para enfocar objetos a distintas distancias. La lente se hace más gruesa al mirar objetos cercanos y más delgada al mirar objetos lejanos. A veces, los músculos del ojo no pueden enfocar la luz sobre la retina, la pantalla del globo ocular. Si la imagen de los objetos cercanos se forma detrás de la retina, se dice que existe hipermetropía.

  • Las lentes divergentes o negativas: éstas son más delgadas en el centro que en los bordes, y por éste motivo se les denomina también cóncavas. Cuando la luz pasa a través de una lente de caras cóncavas( lente divergente), los rayos experimentan una desviación que los aleja del rayo central. Al ser ésta lente más delgada en el centro que en los extremos, la parte central de la onda atraviesa más rápidamente el centro de la lente y se hace curva hacia delante. A diferencia de las lentes convexas, que producen imágenes reales, las cóncavas sólo producen imágenes virtuales, es decir, imágenes de las que parecen proceder los rayos de luz. En este caso es una imagen más pequeña situada delante del objeto (el trébol). En las gafas o anteojos para miopes, las lentes cóncavas hacen que los ojos formen una imagen nítida en la retina y no delante de ella.

  • Imágenes reales y virtuales:

    Los rayos emitidos por una fuente de luz y refractados a través de una lente convergente pueden concurrir todos en un punto y dar origen a una imagen real. Las imágenes reales pueden ser proyectadas en una pantalla y aparecen siempre invertidas en relación con el objeto que representan.

    En el caso de las lentes cóncavas, los rayos parecen provenir de un punto y dan origen a una imagen virtual. Las imágenes virtuales producidas por las lentes divergentes no pueden ser proyectadas en una pantalla, son menores que el objeto, aparentan estar más cerca y en el mismo sentido que éste.

    Las lentes convergentes también producen imágenes virtuales cuando el objeto se halla situado a menor longitud que la distancia focal( distancia del centro de la lente al foco principal). En tal caso la imagen aparece en posición normal y de mayor tamaño que el objeto, como se nota al mirar una moneda a través de una lente de aumento(lupa).

    Fabricación de lentes :

    La fabricación de lentes es hoy un proceso muy complejo. La mayoría de las lentes están hechas de variedades especiales de vidrio de alta calidad, conocidas como vidrios ópticos, libres de tensiones internas, burbujas y otras imperfecciones. El proceso de fabricación de una lente a partir de un bloque de vidrio óptico implica varias operaciones. El primer paso consiste en serrar una lente en bruto a partir del bloque de vidrio. Para ello se presiona el vidrio contra una delgada placa metálica circular que se hace girar. El borde de la placa se carga con polvo de diamante. Después, se le da una primera forma a la pieza en bruto pre -pulimentándola sobre una placa plana de hierro colado cubierta con una mezcla de granos abrasivos y agua. Para formar la superficie redondeada de la lente se la talla con herramientas cóncavas o convexas cargadas con abrasivos. La superficie de una lente convexa se forma mediante una herramienta cóncava y viceversa. Generalmente se emplean dos o más herramientas en este proceso de tallado, utilizando grados de abrasivo cada vez más finos. El último proceso de acabado de la superficie de la lente es el pulido, que se realiza mediante una herramienta de hierro cubierta de brea y bañada con mordiente rojo y agua. Tras el pulido, la lente se 'remata' rectificando el borde hasta que el centro físico coincida con su centro óptico (el centro óptico es un punto tal que cualquier rayo luminoso que pasa por él no sufre desviación). Durante este proceso se coloca la lente en el bastidor de un torno, de forma que su centro óptico se encuentre en el eje de giro, y se rectifican los bordes con una tira de latón cargada con abrasivo.

    Los procesos empleados en la fabricación de lentes no han cambiado demasiado desde la edad media, salvo el empleo de brea para el pulido, que introdujo Isaac Newton.

    El reciente desarrollo de los plásticos y de procesos especiales para moldearlos ha supuesto un uso cada vez mayor de estos materiales en la fabricación de lentes. Las lentes de plástico son más baratas, más ligeras y menos frágiles que las de vidrio.

    En la actualidad el tamaño de las lentes varía considerablemente. Las hay pequeñísimas , no más grandes que la cabeza de un alfiler, utilizadas en algunos microscopios, y otros de enormes dimensiones empleadas en los grandes telescopios de los observatorios astronómicos.

    Historia de las lentes:

    Aunque es conocido el hecho de que los antiguos griegos y romanos empleaban una clase de lente denominado “espejo ustorio”( espejo cóncavo de metal, que refleja los rayos solares reuniéndolos en su foco, y produce un calor capaz de quemar los cuerpos allí colocados) para concentrar los rayos solares y hacer arder la madera seca, no se sabe a ciencia cierta en qué época de la historia se inventaron las lentes.

    En la antigüedad clásica no se conocían las auténticas lentes de vidrio; posiblemente se fabricaron por primera vez en Europa a finales del siglo XIII. Los anteojos , primeros instrumentos ópticos, fueron inventados entre los años 1280 y 1311. El telescopio y el microscopio fueron inventados unos siglos después. En la última mitad del siglo XIX y en la primera del XX se han inventado los binóculos, las lentes de las cámaras fotográficas y las de los proyectores cinematográficos, los periscopios, los espectroscopios, etc.

    Enfermedades de la visión:

    La miopía (Ametropía ocasionada por una curvatura excesiva de cristalino, que hace reunirse un poco antes de llegar a la retina los rayos de luz procedentes de los objetos lejanos ) y la hipermetropía(Ametropía ocasionada por rigidez o escasa convexidad de los medios refringentes del ojo, que, al proyectarse la imagen detrás de la retina, hace percibir confusos los objetos próximos y con mayor claridad los lejanos.) están causadas por una falta de simetría en la forma del globo ocular, o por defecto, por la incapacidad de los músculos oculares para cambiar la forma de las lentes y enfocar de forma adecuada la imagen en la retina. La miopía puede corregirse con el empleo de lentes bicóncavas y la hipermetropía requiere lentes convexas. La presbicia se debe a la pérdida de elasticidad de los tejidos oculares con la edad; suele empezar a partir de los 45 años, y es similar a la hipermetropía. Todas estas alteraciones se corrigen con facilidad con el uso de lentes adecuadas .

    El astigmatismo resulta de la deformación de la córnea o de la alteración de la curvatura de la lente ocular, con una curvatura mayor a lo largo de un meridiano que del otro; el resultado es una visión distorsionada debido a la imposibilidad de que converjan los rayos luminosos en un sólo punto de la retina.

    Los defectos, debilidad o parálisis de los músculos externos del globo ocular pueden originar defectos de la visión como la diplopía o visión doble, y el estrabismo, o bizquera. En los casos incipientes, el estrabismo puede curarse con el uso de lentes con forma de cuña; en estados avanzados suele ser necesaria la cirugía de los músculos oculares.

    En esta ocasión profundizaremos tres de los más frecuentes problemas de la visión: - miopía

    • hipermetropía: algunos síntomas para detectarla son el cansancio rápido al leer y al mirar de cerca. Pérdida de la agudeza visual al mirar de cerca, en ocasiones estrabismo convergente, con frecuencia dolor ocular y cefalea. Las molestias aumentan con la edad si no se utilizan unas gafas correctoras.

    En la hipermetropía el globo ocular es relativamente corto. Los rayos paralelos que provienen de objetos lejanos no convergen en la retina. El punto donde se encuentran se localiza mucho más atrás. Sobre la retina, los objetos solo se reflejan de forma poco nítida. El hecho de que la mayoría de los hipermétropes no se quejen de mala visión se debe a que al mirar de lejos se produce un mayor abombamiento del cristalino (hipermetropía latente).

    Así pues, al mirar de lejos se produce el proceso de acomodación (acomodación autocorrectora del sistema ocular), que en los ojos normales solo se produce al mirar de cerca. Al mirar de cerca la acomodación debe ser todavía más intensa, motivo por el que aparecen los síntomas descritos. Debido a la pérdida de elasticidad del cristalino, la capacidad de acomodación disminuye a lo largo de la vida , por lo que aumentan los síntomas de hipermetropía.

    Dado que durante el proceso de crecimiento del globo ocular también crece, en este periodo generalmente se produce una disminución de la hipermetropía.

    Prácticamente todos los neonatos presentan hipermetropía, que generalmente se corrige durante los dos primeros años de vida debido al c5recimiento del globo ocular.

    La hipermetropía se corrige con una lente convergente( como lo dijimos anteriormente), de forma que la lente debe ser tan potente que al mitrar de lejos el hipermétrope sea capaz de ver adecuadamente sin necesidad del proceso de acomodación.

    La medicina natural utiliza unos ejercicios oculares( también llamados gimnasia ocular) para conseguir una mejoría de la hipermetropía y de sus síntomas secundarios, como la cefalea el cansancio. No es frecuente que se produzca una mejoría, ya que estos ejercicios no rejuvenecen el cristalino y no aumentan su elasticidad.

    • astigmatismo: esta se detecta por la falta de agudeza visual al mirar de cerca, pero sobre todo al mirar de lejos. El ojo ve una fuente de luz puntiforme como una estructura longitudinal. Cefalea y síntomas vertiginosos. Algunos afectados en las líneas horizontales nítidamente, mientras que no ocurre lo mismo con las líneas verticales. El campo de agudeza visual también puede ser oblicuo.

    En al Mayoría de los casos se trata de una alteración corneal congénita que no se corrige por sí misma. Si comparamos la superficie corneal con la superficie de una sección de un globo terráqueo, veremos que en la córnea normal todos los meridianos tienen una curvatura similar. La superficie de curvatura similar permite la convergencia de los rayos lumínicos en un punto. En el Astigmatismo, cada meridiano de la superficie corneal presenta una curvatura distinta, de forma que los rayos incidentes no pueden converger en un punto.

    El tratamiento en el caso de Astigmatismo se corrige mediante lentes cilíndricos, cuyo poder de refracción se limita a un meridiano. Dado que generalmente el astigmatismo se asocia a miopía o hipermiopía, existen lentes que corrigen ambos defectos. Modernamente en algunos casos la curvatura de la córnea puede variarse mediante un tratamiento con láser. No obstante, este tratamiento no está completamente desarrollado. Las alteraciones severas de la curvatura corneal se pueden corregir quirúrgicamente.

    • miopía: se conoce como déficit de agudeza visual al mirar de lejos; raramente estrabismo divergente (hacia fuera). Debido al eje demasiado largo del ojo, los rayos paralelos que en la mirada de lejos alcanzan el ojo, no inciden correctamente sobre la retina, sino que la imagen se forma por delante de ella.

    En la mayoría de los casos existe una relación inadecuada entre la refracción y la longitud del eje del ojo. En la mayoría de los casos, la causa consiste en una estructura demasiado larga del globo ocular, es decir, un nacimiento anormal del ojo, de origen hereditario. Este hecho explica también porque la miopía se desarrolla durante el principal período de crecimiento, durante la edad escolar.

    La miopía se puede corregir mediante la utilización de un lente cóncavo con lo que se reestablece la capacidad visual normal, ya que provoca una divergencia de los rayos.

    La practica constante o asidua de los ejercicios oculares no tienen sentido. Las incisiones en la córnea no inciden sobre la porción ocularmente alterada.

    Imágenes Sobre la Visión Normal, Hipermetropía y

    Astigmatismo con sus formas de Corrección

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