Argiaren izaera eta bere propietate nagusiak aztertu ondoren, jarraian islapen eta errefrakzio fenomenoetan oinarriturik, objektuen irudiak nola eratzen diren ikusiko dugu, irudien ezaugarriak aldatzeko erabili daitezkeen elementuen azterketa eginez.

Interferentziak, difrakzioa edota polarizazioa bezalako argi fenomenoak era egokian interpretatu nahi baditugu, argiaren izaera ondulatorioa kontutan hartu behar dugu. Fenomeno hauen azterketa OPTIKA FISIKOAREN eginkizuna da.

Beste zenbait fenomeno optiko, islapena eta errefrakzioa batez ere, argia foku igorle batetik datozen izpi zuzenez osatua dagoela kontsideratuz azaldu daitezke. Beraz, “izpien hurbilketan” oinarrituz, fenomeno hauek era geometriko sinple batean aztertu daitezke, beraien ulermena neurri handi batean sinplifikatuz.

Argi izpi batek, ingurune isotropo desberdinen arteko banaketa gainazalak zeharkatzen dituenean etengabeko islapen eta errefrakzioak jasanez, zein jokabide duen aztertzen duen fisikaren adarrari OPTIKA GEOMETRIKOA esaten diogu.

Optika geometrikoa ondorengo oinarrizko baldintzetatik abiatzen da:

• Argia ingurune homogeneo eta isotropoetatik norabide zuzenean hedatzen da.
• Argi izpiak itzulgarriak dira: izpi batek jarraitutako bidea kontsideratutako higiduraren norantzarekiko independentea da. Printzipio honen arabera A-tik irteten den izpi batek ABCD bidea deskribatzen badu, D-tik irtengo litzatekeen izpiak DCBA bidea egin beharko luke.
• Islapen eta errefrakzioaren legeak betetzen dira.

Oinarri sinple hauekin tresna optiko ezberdinetatik argiak zein bide jarraituko duen zehaztu dezakegu eta hauen bitartez lortuko den jatorrizko objektuaren irudiaren ezaugarriak, hala nola, bere itxura, neurria, orientazioa eta posizioa.

Oinarrizko kontzeptuak

SISTEMA OPTIKOA

Sistema optikoa ingurune garden, homogeneo eta isotropo ezberdinak banatzen dituen gainazal-multzo bat da, gainazal hauetan zehar argi izpien errefrakzio eta islapen fenomenoak gertatzen direlarik.

Ondorengo ataletan ikusiko dugun bezala, gainazal hauek lauak izan daitezke edo ez. Gainazal ez lauen artean esferikoak dira teknikoki egiten errazenak eta horregatik hauek dira tresna optikoetan erabilienak. Gainazal hauek beraien kurbadura zentroak ARDATZ OPTIKOA deritzon zuzen baten gainean egokiaraziz SISTEMA OPTIKO ZENTRALAK lortzen dira.

IRUDIA

Objektu batetik irteten diren argi izpiak sistema optikoa zeharkatu ondoren gure begietara heltzen direnean objektuaren irudia ikusten dugu.

Objektu puntu baten IRUDI ERREALA: objektu puntualaren argi izpiak, sistema optikoa zeharkatu ondoren, beraien konbergentziari esker puntu batean elkar moztu daitezke. Horrela bada, puntu horretan objektuaren IRUDI ERREALA dugula esaten da. Irudi hauek pantaila batean jaso daitezke. Horrelako irudiak eratzen dira diapositiba projektagailu, argazki kamara, … eta abarretan.

Objektu puntu baten IRUDI BIRTUALA: objektu puntualetik abiatzen diren argi izpiak, sistema optikoa zeharkatu ondoren, era dibergentean irten daitezke. Horrelakoetan izpiak ez dira elkar mozten baizik eta beraien luzapenak. Irudia luzapenak mozten diren puntuan eratzen da. Irudi hauek ezin dira pantaila batean jaso. Horrela gertatzen da, adibidez, ispilu lauetan edota lupa batean eratutako irudiekin.

GORPUTZ BATEN IRUDIA: gorputz baten irudia lortzeko nahikoa da bere objektu puntu bakoitzaren irudi puntua lortzea. Irudi puntu guztiek objektu osoaren irudi osoa emango digute. Berau erreala edo birtuala izango da irudi puntual guztien arabera.

Sistema Optiko Estigmatikoa

Sistema optiko bat estigmatikoa da baldin eta objektu puntu bakar baten irudia ere bakarra bada; hau da, objektu puntualetik irteten diren izpiek (edota hauen luzapenek) puntu bakar batean mozten badira.

Praktikan, sistema optikoak ez dira estigmatikoak, kasu berezi batzuetan izan ezik (ispilu lauak, adibidez). Normalean, objektu puntualetik datozen izpiek ez dute irudi puntu bakarra ematen. Sistema optiko hauei astigmatikoak deritze. Baina, zenbait baldintzetan, suposa daiteke sistema optiko hauen jokaera estigmatikoa dela. Hauxe gertatzen da, adibidez, izpi sorta estuak eta desbiderapen txikiaz, ardatz optikotik hurbilekoak direnean. Horrelakoetan esaten da argi izpiak PARAXIALAK direla eta izpi hauek aurkitzen diren eremuari ZONALDE PARAXIALA deritzo.

DIN Arauak

Zientzi eta teknologi elkartearen barruan, komunikazioa errazte alde, nazioarteko akordio sail bat lortu da sistema optikoen aurkezpenerako, jarraian laburbildurik aurkeztuko ditugun akordioak.

ELEMENTU GEOMETRIKOEI DAGOZKIEN HITZARMENAK:

• Puntuak hizki nagusiz eta distantziak hizki txikiz adierazten dira. Angeluak hizki grekoz.
• Irudi espazioaren elementuak apostrofoa daramate, objektu espazioari dagozkienetatik bereizteko.
• Objektuaren eta irudiaren posizioak irudiaren zentroarekiko s eta s’ idazten dira. Objektuaren eta irudiaren tamaina y eta y’ hizkiez adierazten dira.

ZEINUEN HITZARMENA:

• Argia beti ezkerretik etorri eta eskuinerantz hedatzen dela kontsideratzen da.
• Koordenatu jatorria sistema optikoaren irudi zentroan kokatzen da. Gainazal optikoaren kurbadura erradioa positiboa da bere kurbadura zentroa eskuinaldean badago eta negatiboa ezkerraldean badago.
• Ardatzekiko distantziak positiboak edo negatiboak izango dira ohi den bezala.
• Izpiak eta normalak eraso puntuan osatzen dituzten angeluak positibotzat hartzen dira izpia normalaren gainera bide laburrenetik eramatean, biraketa ordulariarena bada eta negatibotzat aurkako kasuan.
• Ardatz optikoarekiko angeluak positibotzat hartzen dira izpia ardatzaren gainera bide laburrenetik eramatean, biraketa ordulariaren aurkakoa bada eta negatibotzat kontrako kasuan.

Ondoko grafikoan irudi baten eraketa gainazal errefraktatzaile esferiko batean zehar adierazten da. Bertan aurkeztutako hitzarmenen aplikazioa ikus daiteke.

Kontutan hartzekoak

A) Hurrengo ataletan zehar tresna optiko ezberdinetan objektuen irudiak nola eratzen diren aztertuko dugu. Objektutik datozen argi izpiek jarraitzen duten bidea zein den aztertuz gai izango gara tresna optiko bakoitzean eratutako irudiaren ezaugarriak zehazten. Orokorrean hiru ezaugarri nagusi aztertuko ditugu:

• IZAERA: erreala ala birtuala
• TAMAINA ERLATIBOA: objektua baina handiagoa, txikiagoa ala neurri berekoa
• ORIENTAZIOA: objektuarekiko arteza ala alderantzizkoa.

Irudiaren ezaugarri hauek aldatu egiten dira tresna optiko ezberdinetan eta objektuaren posizioa hauekiko aldatuz ere.

B) Irudien eraikuntza grafikoa aztertzeko unean, edozein objekturen irudiaren ezaugarriak (izaera, tamaina eta orientazioa) zehazteko nahikoa da objektu horren bi puntu aztertzea eta beraien irudiak non agertzen diren aztertzeko.Horrela, irudiaren eraikuntza sinplifikatu arren, objektuen itxura GEZI baten bitartez ordezkatuko ditugu, geziaren goi eta behe muturren irudiak non agertzen diren aztertuko dugularik.