Joshua Engel ya ha escrito una buena, aunque incorrecta, respuesta. Esta es simplemente otra forma de describirlo, con la ubicación correcta y la explicación del importante punto de ‘cruce’: en la lente, no en la imagen.
La lente en la lupa está formando una imagen aérea * (una imagen real tridimensional formada en el aire, no una imagen 2-D en una superficie), y está viendo esa imagen aérea. La imagen aérea se encuentra donde se cruzan los rayos en el segundo diagrama de Joshua. Si coloca un pedazo de papel allí, verá una imagen en el papel. Es como una cámara sin cuerpo. Si el objeto que está enfocando está muy lejos, la distancia entre la lente y la imagen será la distancia focal aproximada de la lente.
Puedes pensar en la lente como un pequeño agujero en el centro de la lente. Un rayo de luz proveniente de un objeto por encima de la línea entre el centro de la lente (nuestro pinhole imaginario) y el centro de su ojo (esta línea es el eje óptico) pasará por el pinhole y pasará por debajo del eje óptico, por lo que la imagen punto estará debajo del eje. Viceversa para objetos debajo del eje óptico, y de manera similar para los objetos izquierda-derecha. Por lo tanto, los rayos que determinan en qué dirección alrededor de la imagen del objeto se cruzarán en la lente, no en la imagen.
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Imagen superior de abajo
> () Ojo
Imagen inferior de la parte superior
** Ver abajo para un mejor diagrama.
Ampliacion de imagen
Como se puede ver en la foto que acompaña a la pregunta, la imagen es más pequeña que los objetos distantes que se ven directamente. El siguiente diagrama también muestra este caso particular: el ángulo entre la parte superior e inferior de la imagen es menor que el ángulo entre los rayos entrantes que formarán la parte superior e inferior de la imagen. Por lo tanto, la imagen aparecerá más pequeña que el objeto visto directamente.
Brillo de la imagen
La imagen parece ser tan brillante como el objeto visto directamente. La pupila de entrada de la lente es significativamente más grande que la pupila de entrada del ojo. El diagrama muestra que gran parte de la luz que proviene de un punto del objeto y luego ingresa a la lente no ingresará posteriormente al ojo. Para obtener un tamaño de pupila de entrada verdadero, uno debe proyectar la pupila del ojo hacia adelante sobre la lente.
Si la pupila del ojo tiene un diámetro de De, el diámetro efectivo de la pupila de entrada es Df, la distancia focal de la lente es f y la distancia entre el ojo y el foco posterior (F1) de la lente es d, entonces en el caso de un distante objeto
Df = De xf / d
porque el haz de rayos que sale de la lente para formar la parte visible de la imagen de un punto de objeto se enfoca en el plano de la imagen y luego se desvía sin desviar hacia la pupila del ojo.
Debido a que, en este caso particular, d es mayor que f, Df será menor que De – es decir, la pupila de entrada para la imagen visible es más pequeña que la pupila de entrada para el objeto visualizado directamente. En términos de brillo (iluminancia de la imagen final en el ojo), la pupila de entrada más pequeña se compensa con el tamaño reducido de la imagen en comparación con el objeto visto directamente. Estos factores se compensan entre sí.
Diferencia del uso normal como lupa
Esta es una disposición óptica diferente a cuando la lente se usa como una lupa. Hay dos modos de ‘lupa’ para una lupa.
Una es cuando la lente está justo contra tu ojo. Esta es a menudo la forma más poderosa de usarlo, aunque no siempre es la más conveniente. En este caso, puede considerar que la lupa es una lente auxiliar para su ojo: solo está fortaleciendo el poder de la lente en su ojo, lo que le permite enfocar más de cerca. No tiene ningún efecto sobre la orientación de la imagen, ya que no forma una imagen real por sí misma; se podría decir que formó una imagen virtual en el lado del objeto de la lente. (La lente en realidad no se magnifica *** en esta condición; quítela y verá una imagen borrosa de aproximadamente el mismo tamaño. Simplemente le permite enfocar el objeto cuando está muy cerca y, por lo tanto, es grande en su campo de vista)
La otra es cuando la lente está lejos de su ojo, pero cerca del objeto, generalmente tan cerca del objeto que el objeto está entre la lente y su primer punto de enfoque (el enfoque anterior), por lo que la lente no puede formar una imagen real , solo virtual). En este caso, está viendo una imagen virtual ampliada del objeto. La imagen virtual en realidad no existe, solo parece existir para su ojo. La imagen virtual está realmente más allá de la lente, por lo que está en el mismo lado de la lente que el objeto. Eso significa que es del mismo modo que el objeto.
Regla general para decidir en qué dirección se verá una imagen
Objeto e imagen (virtual) en el mismo lado de la lente: la imagen tiene la misma forma que el objeto.
Objeto e imagen en lados opuestos de la lente: la imagen está invertida.
Notas
* Editar: Vea los comentarios para una discusión sobre imágenes aéreas.
** Aquí hay un diagrama mejor (tardó un tiempo en encontrar un escáner). Se exagera verticalmente para mayor claridad. Muestra por qué la imagen aérea está invertida y el alcance de su visibilidad (BT dentro del cono delimitador que tiene el ojo en su vértice y L1L2 (la lente) como base). F2 es el foco anterior y F1 es el foco posterior (sí, tampoco sé por qué lo hice). F2C es igual a F1C es igual a la distancia focal de la lente.
*** En esta condición, se puede pensar que la lente forma una imagen virtual, como mencioné. Esa imagen virtual es más grande que el objeto, por lo que podría considerarse como una imagen ampliada. Sin embargo, está más lejos que el objeto y los dos se cancelan entre sí, por lo que el tamaño angular de la imagen virtual es el mismo que el tamaño angular del objeto, por lo tanto, el ojo no ve aumento del objeto . La imagen virtual es más fácil / posible de enfocar porque está más lejos.
