Se presenta la refracción en un dioptrio esférico, que es una superficie esférica que separa dos medios de distinto índice de refracción.
Imagen en un Dioptrio EsféricoCon los pulsadores de la zona superior pueden variarse dichos índices de refracción de los medios nA y nB. El simulador colorea ambos medios de forma proporcional a sus índices de refracción, otorgando un color blanco al mínimo índice (n = 1) llegando hasta un turquesa intenso al máximo valor permitido (n = 2,5).
El objeto (la flecha roja) siempre se colocará a la izquierda en el primer medio de índice de refracción nA.
Para ubicarlo hay un control gráfico que es el punto verde, que se puede arrastrar a la posición deseada "x" (distancia objeto) y de la altura "y" que se prefiera. También pueden cambiarse estos valores hasta un valor exacto con los pulsadores ubicados en la zona inferior izquierda.
Se trazan dos rayos incidentes en el dioptrio esférico (en azul) provenientes del extremo superior del objeto. Uno con la dirección radial apuntando al centro de curvatura o proviniendo de él, que se refracta sin desviaciones por llevar la dirección normal en el punto de incidencia.
Un segundo rayo incide en el vértice del dioptrio, sobre el eje principal y se refracta siguiendo la ley de Snell.
Los dos rayos refractados se muestran en rojo. La imagen, que por lo general es virtual (flecha rosada) se obtiene prolongando los rayos refractados hasta que se corten (líneas de trazos rojas).
La concavidad o convexidad del dioptrio queda determinada por el signo del radio, que dependerá de la ubicación del centro de curvatura. Si dicho centro está en el medio de la refracción (de índice nB) se considera radio positivo; en el sentido de avance de los rayos (de izquierda a derecha) el dioptrio es convexo.
Si el centro está en el medio incidente (de índice nA) el radio es negativo y el dioptrio es cóncavo al sentido de avance de la luz.
El centro de curvatura es también un control gráfico, el punto amarillo C, que puede arrastrarse a la posición deseada sobre el eje principal del dioptrio. También puede dársele directamente un valor numérico al radio con el pulsador de la zona inferior derecha.
Activando la casilla de verificación Ver fórmulas del extremo superior derecho se muestran las fórmulas y los datos que se usan para obtener los valores previstos de distancia imagen y aumento lateral. Estos valores se ajustarán a lo observado en el simulador solo si el objeto y su imagen se hallan dentro de la zona de rayos paraxiales sombreada en amarillo, donde los rayos incidentes y refractados forman ángulos menores de 8º con respecto al eje principal del dioptrio.
En estas condiciones la imagen se forma a la distancia prevista por la fórmula del dioptrio esférico y del tamaño indicado por la fórmula del aumento lateral. Se muestran estos valores exactos de la distancia imagen x' y de su altura y' en el centro de la zona inferior. Pero si el objeto se lleva afuera de la zona de rayos paraxiales se dan otras posibilidades diferentes a las previstas por las fórmulas, pudiendo aparecer distorsiones o aberraciones esféricas que no son consideradas por el simulador. Además, con el objeto fuera de la zona de rayos paraxiales se observan discrepancias notables en la ubicación de la imagen y en su altura con respecto a los valores previstos de x' e y'.
Siempre se ilustra la primera refracción en el dioptrio esférico, pero si el dioptrio es convexo y el radio es muy pequeño se va a producir una segunda refracción volviendo al medio incidente inicial que no va a ser considerada en este simulador.
Con ⮪ (Volver) se vuelve a los valores iniciales de posición y de acercamiento o zoom, pero se conservan los demás ajustes del dioptrio y del objeto.
Con ⭯ (Reiniciar) se recarga el simulador y se vuelven todos los parámetros a sus valores predeterminados, y en la posición y zoom iniciales.Para mover la escena:
En Computadora:
Para desplazar la escena haga clic izquierdo en el ratón y arrastre.
Para acercar la escena haga clic derecho en el ratón y arrastre hacia arriba, o toque o mantenga presionado el símbolo ▲.
Para alejar la escena haga clic derecho en el ratón y arrastre hacia abajo, o toque o mantenga presionado el símbolo ▼.
En teléfono móvil:
Para desplazar la escena toque la pantalla en un punto y arrastre.
Para acercar la escena toque o mantenga presionado el símbolo ▲.
Para alejar la escena toque o mantenga presionado el símbolo ▼.
Realizado por: Marcos A. Fatela para Fatela Preuniversitarios utilizando el lenguaje DescartesJS provisto por el Proyecto Descartes