Introducción





Su reflejo en el espejo del baño, la observación de la Luna con un telescopio, las configuraciones de un caleidoscopio, son todos ejemplos de imágenes. En cada caso, el objeto que usted está observando parece estar en un lugar diferente de su posición real; su reflejo está del otro lado del espejo, la Luna parece estar mucho más cerca cuando se ve con un telescopio, y los objetos vistos en un caleidoscopio parecen estar en muchos lugares al mismo tiempo. En cada caso, los rayos de luz que provienen de un punto en un objeto son desviados mediante reflexión o refracción (o una combinación de las dos), de modo que convergen en un punto, o parecen divergir de él, llamado punto imagen.

La luz es una onda electromagnética descrita por los mismos principios teóricos que gobiernan todas las formas de radiación electromagnéticas. Esta radiación se propaga en forma de dos ondas vectoriales mutuamente acopladas, una onda para el campo eléctrico E y otra para el campo magnético B.

La luz se propaga en forma de ondas que viajan en el espacio libre con una velocidad constante:

figura 1

 

Cuando las dimensiones del sistema físico a través del cual se propaga la luz son muchos mayores que la longitud de onda, la naturaleza ondulatoria de la luz no juega ningún papel y el proceso puede describirse mediante rayos que obedecen un conjunto de reglas geométricas. Este modelo de luz se denomina Óptica de rayos ú Óptica Geométrica.

La experiencia cotidiana ha demostrado que la Óptica Geométrica proporciona aproximadamente los mismos resultados que se obtienen a partir de las ecuaciones de Maxwell, siempre que la longitud de onda de la luz sea mucho menor que los objetos con los que la luz interacciona. La Óptica Geométrica se ocupa solamente de cuestiones relacionadas con la propagación de la luz, siendo su objetivo determinar las trayectorias de la energía radiante a través de distintos medios ó disponer éstos de modo que la propagación se ajuste a determinadas trayectorias preestablecidas.

La Óptica Geométrica se basa en los conceptos de rayo luminoso, utilizado para caracterizar la luz, y de índice de refracción que caracteriza los medios materiales por los que la luz se propaga, desenvolviéndose como una geometría sobre un único postulado físico: el Principio de Fermat.

Postulados

1. La luz se propaga en forma de rayos. Los rayos son emitidos por fuentes luminosas y pueden ser observados cuando alcanzan un detector óptico.

2. Un medio óptico se caracteriza por una cantidad n >= 1, denominada índice de refracción, que es el cociente de la velocidad de la luz en el vacío, c, entre la velocidad de la luz en el medio, v: