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¿Y si sustituimos el agujero por una lente?

El problema de la distancia focal y la profundidad de campo.

En una cámara oscura estenopeica, la cantidad de luz que recoge el orificio es muy poca por eso necesitamos que todo esté oscuro para poder ver su proyección en el papel traslucido. Sin embargo, todo lo que se encuentra frente al orificio, desde unos pocos centímetros hasta el infinito, está enfocado.

Al incorporar una lente en el orificio original aumenta enormemente la cantidad de luz mejorando la visibilidad de la imagen aunque se pierde nitidez en los bordes y, sobre todo, capacidad de enfoque. Para cada distancia entre la lente y la pantalla donde se proyecta la imagen (la llamada distancia imagen) sólo quedan perfectamente enfocados los objetos situados a una distancia determinada al otro lado de la lente (la llamada distancia objeto).

Distancia focal imagen

Si situamos un objeto delante de la pantalla lo suficientemente alejado, la imagen de ese objeto se formará nitidamente a una determinada distancia. A esa distancia se le conoce como distancia focal imagen.

Profundidad de campo

Se llama profundidad de campo al margen de distancias aceptablemente enfocadas y depende sólo de la lente. Es mayor cuanto menor es su distancia focal.

¿Como calculamos la distancia focal de una lente

Ya hemos visto que sustituyendo el agujero por la lente mejoramos mucho la luminosidad de la cámara.  Utilizaremos la lente de una lupa.

Lente
Lente convergente (Dominio público)

Vamos a calcular donde deberíamos colocar nuestra pantalla para que se enfoque un objeto que esté delante de la lente y muy lejos. Para ello necesitaremos una superficie blanca, una regla y la lente. El proceso a seguir será:

  1. Cogemos la lente y  la ponemos frente a una superficie lejana muy iluminada.
  2. Detrás de la lente, a 50 cm colocaremos la superficie blanca
  3. Iremos acercando la lente a la superficie hasta que se nos forme la imagen en la pantalla blanca. 
  4. Cuando se haya formado la imagen medimos esa distancia. 

Normalmente, si utilizamos como lente una lupa, esta distancia será de unos 20 cm. Así que necesitamos una caja de 20 cm. Pero solo tendremos enfocados perfectamente un plano. 

Esto nos lleva a una pregunta, ¿podemos enfocar objetos que estén a otra distancia, más cerca o más lejos de la lente? Si no podemos variar la distancia de la cámara, la respuesta es NO.  

¿Cómo variamos la distancia entre la lente y la pantalla de proyección?

Si queremos enfocar con nuestra cámara oscura con lente objetos que se encuentren a distancias diferentes, necesitamos que la pantalla sea móvil. Eso lo podemos hacer con dos cajas que encajen una en la otra de manera que La parte trasera tiene que ser un poco más pequeña para que pueda ser deslizada en la parte delantera

  • En una de las cajas colocaremos la lente. La llamaremos CAJA 1 y será la parte delantera de nuestra cámara. En ella alojaremos la lente
  • En la otra caja que llamaremos CAJA 2 y será la parte trasera, colocaremos la pantalla translucida. 
  • La CAJA 2 tiene que ser un poco más pequeña para que pueda deslizarse dentro de la 1.
  • La pantalla traslucida de la CAJA 2 será la que entre en la CAJA1. Al deslizar la CAJA 2, veremos la imagen enfocada en la pantalla de objetos situados a diferentes distancias.

distintas posiciones de las cajas qeu forman la camara oscura

Resumiendo

Si sustituimos el agujero por una lente, ganamos en luminosidad pero ya no tendremos toda la imagen delante de la lente enfocada, solo un plano.

Necesitamos hacer la cámara oscura más sofisticada. 

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