Práctica nº 3

Lentes delgadas:
Determinación de la distancia focal
de una lente delgada

I. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA

Las primeras referencias escritas a la existencia de lentes son bastante antiguas. Un relato histórico afirma que se encontró una lente convergente de cristal de roca entre las ruinas de Nínive. También Aristófanes, en su obra "Las nubes" que se remonta al 423 a.C., cita la existencia de lentes: en la obra Strepsiades planea usar una lente quemadora para enfocar los rayos del Sol en una tableta de cera y así fundir el registro de la deuda de una apuesta.

La primera constancia arqueológica es, sin embargo, posterior. Varias esferas de vidrio y cristal que probablemente fueron usadas para iniciar fuegos han sido encontradas en ruinas romanas y se recuperó una lente plano-convexa entre los restos de Pompeya. El filósofo romano Séneca notó que un globo de vidrio lleno de agua se podía usar con el fin de aumentar. Es ciertamente probable que algunos artesanos romanos hayan podido usar vidrios de aumento para facilitar el trabajo con detalle muy fino.

Los estudios de Óptica se desplazaron al Islam tras la caída del Imperio Romano y hasta la Baja Edad Media no se realizó ninguna contribución de interés desde Europa. Parece que el franciscano Roger Bacon (1215-1294) fue quien inició la idea de utilizar las lentes para corregir la vista e incluso sugirió la posibilidad de combinar lentes para formar un telescopio. Bacon también poseía algún conocimiento de la forma en la cual los rayos atraviesan una lente.

No se sabe con certeza el momento exacto en el que se comenzaron a utilizar en anteojos. Algunos han querido atribuir su descubrimiento al florentino Salvino degli Armati, en 1299. Es probable que el origen sea artesanal y desconocido. Estas "lentes de vidrio", convexas y luego cóncavas se utilizaban para obtener ampliaciones y para la corrección de la vista. Sin embargo no se detecta hasta el siglo XV el menor intento científico de estudiar su funcionamiento ya que suscitaban una gran desconfianza entre los físicos de la época: eran consideradas artificios que creaban ilusiones y errores en la visión.

Desde el siglo XV empieza a cambiar la situación: se utiliza el espejo cóncavo como microscopio (Giovanni Roncellai, 1523); hacia 1550 F. Maurolico emprendió en Sicilia un estudio sistemático de los prismas, los espejos esféricos y el mecanismo de la visión. El primer tratado sistemático y de gran difusión sobre las lentes se debe al napolitano G. B. della Porta (Magia naturalis, 2ª edición, 1589). En él describe la lente, lens cristallina, los espejos múltiples y la combinación de lentes positivas y negativas. Al parecer diseñó también un anteojo con ocular divergente. En 1590 se fabricó el primer anteojo de este tipo, pero la construcción de instrumentos análogos se desarrolló en Holanda, principalmente a partir de 1604. El 2 de octubre de 1608 Hans Lippershey, un fabricante de anteojos holandés, solicitó una patente para el telescopio refractor.

En 1610 Galileo llamó la atención sobre las posibilidades que ofrecía el anteojo con ocular divergente. De todos es sabido que, utilizándolo para la observación de los cuerpos celestes, pudo contemplar la existencia de manchas solares, de los anillos de Saturno y de satélites girando alrededor de Júpiter. Sin embargo estos resultados fueron discutidos por casi todos los físicos de la época. Incluso Kepler se mostró escéptico en un primer momento, aunque luego admitiera el fundamento de estos sistemas ópticos. En su Dióptrica (1611) desarrolló una Óptica Geométrica de las lentes, del anteojo astronómico de Galileo (con ocular negativo) y del kepleriano (con ocular positivo). El uso de diafragmas que restringían los haces luminosos a los rayos centrales permitió establecer una correspondencia entre punto imagen y punto objeto. A partir de entonces, el desarrollo del anteojo permitió un progreso considerable en Astronomía y Óptica.

Por último, podemos mencionar brevemente el desarrollo experimentado por los sistemas ópticos: los primeros telescopios propiamente dichos se montaron utilizando tubos de cartón y más tarde de latón; a partir de 1660 se comenzaron a construir grandes objetivos gracias al perfeccionamiento en las técnicas de pulimento del vidrio; los primeros microscopios se fabricaron a partir de 1615, pero durante la primera mitad del siglo XVII fueron meros prototipos, ya que la mediocridad de las lentes y la aberración cromática no permitió obtener resultados claros.

Hacia 1660 apareció la Micrographia de Hooke y su obra fue desarrollada por Malpighi y Leeuwenhoek. Los microscopios simples se hicieron muy comunes hacia el final del siglo, pero fueron sustituidos por los compuestos (fabricados en primer lugar por Huygens), dotados de tres lentes: objetivo, ocular y lente de campo.