Distancia focal para niños
La distancia focal o longitud focal de una lente es la distancia entre el centro de la lente y el punto donde los rayos de luz se unen o parecen separarse. Este punto se llama foco.
Para una lente que hace que los rayos de luz se junten (como una lupa), la distancia focal es positiva. Es la distancia desde el centro de la lente hasta el punto donde los rayos de luz paralelos se concentran.
Para una lente que hace que los rayos de luz se separen, la distancia focal es negativa. Es la distancia desde el centro de la lente hasta un punto imaginario de donde parece que los rayos de luz se originan.
En el caso de un espejo curvo, la distancia focal es la mitad de su radio de curvatura. Es positiva para un espejo cóncavo (que curva hacia adentro) y negativa para un espejo convexo (que curva hacia afuera).
Contenido
¿Cómo funciona la distancia focal en las lentes delgadas?
Cuando hablamos de lentes delgadas (que no son muy gruesas), la distancia focal es la distancia desde el centro de la lente hasta sus puntos focales principales.
- Si la lente es convergente (como una lente convexa), la distancia focal es positiva. Es el punto donde un haz de luz paralelo se une después de pasar por la lente.
- Si la lente es divergente (como una lente cóncava), la distancia focal es negativa. Es el punto desde donde un haz de luz paralelo parece separarse después de pasar por la lente.
Para saber cómo se forma una imagen con una lente, podemos usar una fórmula sencilla que relaciona la distancia del objeto a la lente (u), la distancia de la lente a la imagen (v) y la distancia focal (f): 
.
Una forma fácil de medir la distancia focal de una lente delgada es usándola para proyectar la imagen de una luz lejana en una pantalla. Mueve la lente hasta que la imagen se vea clara en la pantalla. En ese momento, la distancia desde la lente a la pantalla es aproximadamente la distancia focal.
También puedes calcular la distancia focal si logras que la imagen de un objeto tenga el mismo tamaño que el objeto original. Para esto, tanto el objeto como la imagen deben estar al doble de la distancia focal de la lente.
Sistemas ópticos más complejos
Cuando se trata de lentes gruesas o sistemas con varias lentes y espejos (como los de una cámara o un telescopio), la distancia focal se llama a menudo distancia focal efectiva (EFL). Esto ayuda a distinguirla de otras medidas.
La distancia focal efectiva (EFL) nos dice qué tan bien un sistema óptico puede enfocar la luz. También se usa para calcular cuánto aumenta la imagen que vemos. Otros valores se usan para saber dónde se formará la imagen de un objeto.
La distancia focal en la fotografía
En las cámaras, las distancias focales de los objetivos se miden generalmente en milímetros (mm).
La distancia focal de un objetivo y su campo de visión (cuánto abarca la foto) están relacionados de forma inversa. Esto significa que, si la distancia focal es más corta, el campo de visión es más amplio, y si es más larga, el campo de visión es más estrecho.
Cuando un objetivo de cámara se ajusta para enfocar objetos muy lejanos (al "infinito"), la distancia entre el objetivo y el sensor de la cámara es igual a la distancia focal.
Para enfocar objetos que están más cerca, el objetivo se mueve para aumentar la distancia entre él y el sensor. La distancia focal (f), la distancia del objeto al objetivo (s1) y la distancia del objetivo a la imagen (s2) se relacionan con esta fórmula:
- Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): \frac{1}{s_1} + \frac{1}{s_2} = \frac{1}{f} .
Si el objeto está más cerca (s1 disminuye), la distancia del objetivo al sensor (s2) debe aumentar. Por ejemplo, para un objetivo de 50 mm en una cámara de 35 mm:
- Para un objeto muy lejano, el objetivo se coloca a 50 mm del sensor.
- Para un objeto a 1 metro de distancia, el objetivo se mueve un poco más lejos, a 52.6 mm del sensor.
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La distancia focal de un objetivo determina cuánto se "acercan" los objetos lejanos en la foto.
- Un objetivo normal tiene una distancia focal similar a la diagonal del sensor de la cámara. Esto hace que las fotos se vean con una perspectiva parecida a la que vemos con nuestros ojos. Para las cámaras de 35 mm, un objetivo normal suele ser de 50 mm.
- Un objetivo gran angular tiene una distancia focal más corta (por ejemplo, 35 mm o menos para cámaras de 35 mm). Permite capturar un área más amplia en la foto.
- Un teleobjetivo tiene una distancia focal más larga (por ejemplo, 85 mm o más para cámaras de 35 mm). Sirve para "acercar" objetos lejanos.
Muchas cámaras digitales usan sensores más pequeños que los de las cámaras de 35 mm. Por eso, a menudo se habla de la distancia focal equivalente a 35 mm. Esto ayuda a comparar el campo de visión de diferentes cámaras, sin importar el tamaño de su sensor.
Convergencia y divergencia de la luz
La distancia focal de un sistema óptico nos dice si la luz se junta (converge) o se separa (diverge) al pasar por él. La capacidad de una lente para hacer esto se mide en dioptrías.
- Si un sistema óptico hace que la luz se junte, se dice que es convergente y su valor en dioptrías es positivo.
- Si un sistema óptico hace que la luz se separe, se dice que es divergente y su valor en dioptrías es negativo.
Medición de la distancia focal
El estudio de cómo medir la distancia focal de los sistemas ópticos se llama focometría. Algunos métodos son:
- Autocolimación: Se usa para lentes convergentes. Se coloca una fuente de luz y un espejo. Se ajusta la distancia de la fuente hasta que su imagen se superpone con la fuente original.
- Método de Silbermann: Si la imagen de un objeto tiene el mismo tamaño que el objeto, la distancia entre el objeto y la imagen es cuatro veces la distancia focal de la lente.
- Método de Bessel: Es útil para medir la distancia focal de lentes convergentes.
Potencia óptica
La potencia óptica de una lente o un espejo curvo es el valor inverso de su distancia focal, medida en metros. La unidad de medida de la potencia óptica es la dioptría, que es igual a un metro inverso (1 dioptría = 1 m−1).
Por ejemplo, una lente de 2 dioptrías enfoca los rayos de luz paralelos a 0.5 metros (1/2 = 0.5). Una ventana plana no tiene potencia óptica, porque no hace que la luz se junte ni se separe.
La ventaja de usar la potencia óptica es que, si se juntan varias lentes delgadas, sus potencias ópticas se suman aproximadamente. Así, una lente de 2.0 dioptrías y una de 0.5 dioptrías juntas actúan casi como una sola lente de 2.5 dioptrías.
Lentes de zoom o enfoque variable
Las lentes de zoom son muy populares porque pueden cambiar su distancia focal. Esto significa que un solo objetivo puede funcionar como un gran angular, un objetivo normal o un teleobjetivo, dependiendo de cómo lo ajustes.
Los objetivos zoom comenzaron a producirse en 1959. Al principio, no eran muy buenos, pero hoy en día son muy populares y ofrecen buena calidad de imagen. Son una opción práctica y económica para los fotógrafos.
El "zoom" de un objetivo se mide por la relación entre su distancia focal máxima y su distancia focal mínima. Por ejemplo, un objetivo de 35-70 mm tiene un zoom de 2X (70/35 = 2). Es importante recordar que el número de "zoom" no define el campo de visión por sí solo, ya que dos objetivos con el mismo zoom pueden tener distancias focales muy diferentes.
| Notación de la lente | Distancia focal mínima | Distancia focal máxima | Zoom | Ángulo de visión máximo* | Ángulo de visión mínimo* |
| 35-70 mm | 35 mm | 70 mm | 2X | 62,45° | 33,73° |
| 200-400 mm | 200 mm | 400 mm | 2X | 12,11° | 6,07° |
| 15-35 mm | 15 mm | 35 mm | 2,33X | 109,49° | 62,45° |
| 28-105 mm | 28 mm | 105 mm | 3,75X | 74,31° | 22,85° |
| 18-200 mm | 18 mm | 200 mm | 11,11X | 99,38° | 12,11° |
* Ángulos de visión calculados para objetos lejanos y para la diagonal de un soporte de formato 135.
Galería de imágenes
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El foco F y la distancia focal f de una lente positiva (convexa), una lente negativa (cóncava), un espejo cóncavo y un espejo convexo.
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Lente gruesa.
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Objetivo de 28 mm
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Objetivo de 50 mm
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Objetivo de 70 mm
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Objetivo de 210 mm
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Las imágenes de letras negras en una lente convexa delgada de distancia focal f se muestran en rojo. Los rayos seleccionados se muestran para las letras E', I y K en azul, verde y naranja, respectivamente. Nótese que E (a 2f) tiene una imagen de igual tamaño, real e invertida; I (a f) tiene su imagen en el infinito; y K (a f2) tiene una imagen de doble tamaño, virtual y vertical]].
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En esta simulación por ordenador, el ajuste del campo de visión (cambiando la distancia focal) mientras se mantiene el sujeto en el encuadre (cambiando en consecuencia la posición de la cámara) da como resultado imágenes muy diferentes. A distancias focales cercanas al infinito (0 grados de campo de visión), los rayos de luz son casi paralelos entre sí, por lo que el sujeto aparece "aplanado". A distancias focales pequeñas (mayor campo de visión), el sujeto aparece "escorzado".
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Ilustración de la relación entre potencia óptica y distancia focal
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Diseño de un objetivo zoom 55 — 135 mm.
Véase también
- Apertura
- Dioptría
- Óptica
- Foco
- Número f
- Objetivo (fotografía)
- Profundidad de campo
