Punto focal y Longitud focal





Cuando el punto objeto P está muy alejado del espejo esférico (s = ), los rayos incidentes son paralelos. Por la siguiente ecuación:

la distancia imagen s' en este caso está dada por:

La situación se muestra en la figura 21. El haz de rayos incidentes paralelos converge, después de ser reflejado en el espejo, a un punto F situado a una distancia R/2 del vértice del espejo. El punto F en el cual convergen los rayos paralelos después de ser reflejados se conoce como punto focal; decimos que estos rayos están enfocados. La distancia desde el vértice hasta el punto focal, denotada como f, se conoce como distancia focal. Vemos que f está relacionada con el radio de curvatura R mediante:

 

figura 21

 

En la figura 22 se muestra la situación opuesta. Ahora el objeto está colocado en el punto focal F, de modo que la distancia objeto es s = f = R/2. La distancia imagen s' de nuevo está dada por la ecuación:

 

figura 22

 

Con el objeto en el punto focal, los rayos reflejados en la figura 22 son paralelos al eje óptico; se encuentran en un punto infinitamente alejado del espejo, de modo que la imagen está en el infinito.

Así pues, el punto focal F tiene las propiedades de que:

1. Cualquier rayo incidente paralelo al eje óptico es reflejado a través del punto focal.

2. Cualquier rayo incidente que pase por el punto focal es reflejado paralelamente al eje óptico.

Para espejos esféricos, estas afirmaciones son ciertas sólo en caso de rayos paraxiales. Para espejos parabólicos, las afirmaciones anteriores son exactamente ciertas; por eso se prefiere los espejos parabólicos en los telescopios astronómicos. Los espejos esféricos y parabólicos se utilizan en linternas y faros de automóvil para hacer que la luz de la bombilla se convierta en un haz paralelo. Algunas plantas de energía solar utilizan una disposición de espejos planos para simular un espejo cóncavo aproximadamente esférico; la luz proveniente del sol es recogida por los espejos y dirigida al punto focal, en donde se coloca un calentador de vapor.

Por lo general, expresamos la relación entre la distancia objeto e imagen para un espejo, en términos de la longitud focal f: