Longitud focal: definición, ecuación y ejemplos

¿Qué es la distancia focal?

Eche un vistazo a esta imagen de anteojos bifocales. Cada ocular puede enfocar a dos distancias diferentes, lo que permite que alguien que use lentes bifocales pueda enfocar cerca cuando mire hacia abajo y de lejos cuando mire al frente. Sin bifocales, algunas personas tendrían que cambiarse los anteojos al alternar entre actividades como leer un libro y conducir, que requieren enfocarse cerca y lejos, respectivamente. Los bifocales pueden enfocar a dos distancias diferentes porque tienen dos distancias focales diferentes . ¡Miremos más de cerca!

Cada ocular de un conjunto de bifocales tiene dos distancias focales

Longitud focal

Este esquema muestra un ejemplo de una lente convexa en la parte superior y una lente cóncava en la parte inferior. El punto focal (F) es el punto en el que se cruzan los rayos de luz paralelos. La distancia focal (f) es la distancia entre la lente y el punto focal. Dado que la distancia focal mide una distancia, utiliza unidades de longitud, como centímetros (cm), metros (m) o pulgadas (in). Las lentes convexas enfocan la luz entrante en el lado opuesto de la lente y, por lo tanto, tienen una distancia focal positiva. Las lentes cóncavas, por otro lado, hacen que la luz entrante diverja en lugar de enfocarse y, por lo tanto, tienen una distancia focal negativa.

Esquema que ilustra el punto focal (F) y la distancia focal (f) en una lente convexa (arriba) y una lente cóncava (abajo)

Ejemplo de una distancia focal

Distancia focal de una cámara

Tomemos el ejemplo de una cámara como la de este diagrama. El diagrama muestra un objeto que se está fotografiando, una lente de cámara y la imagen que se produce. Las distancias etiquetadas son la distancia focal de la lente (f), la distancia entre la lente y la imagen (i) y la distancia entre la lente y el objeto (o). Para una lente infinitamente delgada (el caso ideal), estas tres distancias están relacionadas por la ecuación que se muestra a continuación en el diagrama. La ecuación también se ha resuelto para la distancia focal para su conveniencia. Tenga en cuenta que esta ecuación se aplica a cualquier lente infinitamente delgada, no solo a una lente en una cámara.

Diagrama que muestra un objeto, una lente y la imagen del objeto. La ecuación describe la relación entre la distancia focal (f), la distancia entre la lente y el objeto (o) y la distancia entre la lente y la imagen (i)

Ejemplo

Echemos un vistazo a un problema de ejemplo para calcular la distancia focal. Si un objeto que está a 50 cm de una lente crea una imagen de 2 cm en el otro lado de la lente, ¿cuál es la distancia focal de esta lente? Se nos da que o = 50 cm ei = 2 cm. Usando la ecuación para la distancia focal, podemos calcular que la distancia focal (f) es igual a 1 / (1 / (50 cm) + 1 / (2 cm)), o 1,9 cm .

Ejemplo de potencia óptica

Otro concepto importante es la potencia óptica , a veces denominada potencia de la lente. La potencia óptica (P) describe la fuerza de una lente y se define como el recíproco de la distancia focal (1 / f). Una lente con una potencia óptica baja tiene una distancia focal larga. Las unidades de potencia óptica son 1 / m, también conocida como dioptría. Las dioptrías son la misma unidad que se usa para medir la fuerza de los anteojos recetados, por lo que la fuerza óptica de las gafas de lectura +3 es de 3 dioptrías.

Ejemplo

Echemos un vistazo a un problema de ejemplo para calcular la potencia óptica. ¿Cuál es la potencia óptica de una lente con una distancia focal de 1 cm (0.01 m)? La longitud focal (f) es 0.01 m, por lo que la potencia óptica es igual a 1 / (0.01 m), o 100 dioptrías .

Resumen de la lección

Una de las propiedades más importantes de una lente es su distancia focal . La distancia focal es la distancia entre una lente y su punto focal, mientras que el punto focal es el punto en el que los rayos de luz paralelos convergen o divergen. Las lentes convexas tienen distancias focales positivas, mientras que las distancias focales de las lentes cóncavas son negativas. La distancia focal se calcula con la ecuación:

Diagrama que muestra un objeto, una lente y la imagen del objeto. La ecuación describe la relación entre la distancia focal (f), la distancia entre la lente y el objeto (o) y la distancia entre la lente y la imagen (i)

La inversa de la distancia focal (1 / f) se conoce como potencia óptica , que describe la fuerza de una lente y se define como la recíproca de la distancia focal y se mide en dioptrías y simplemente se calcula con la ecuación: 1 / F Una lente con una distancia focal corta tiene una alta potencia óptica. Aunque solo se discutieron lentes en esta lección, todos los conceptos y ecuaciones discutidos aquí también se aplican a los espejos.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador