Aumento

La ampliación es el proceso de agrandar el tamaño aparente , no el tamaño físico, de algo. Esta ampliación se cuantifica mediante un número calculado también llamado "ampliación". Cuando este número es menor que uno, se refiere a una reducción de tamaño, a veces llamada minificación o des-magnificación .

El sello parece más grande con el uso de una lupa .
Ampliación gradual del 6% por fotograma en una imagen de 39 megapíxeles. En el cuadro final, a aproximadamente 170x, se ve una imagen de un espectador reflejada en la córnea del hombre .

Por lo general, la ampliación está relacionada con la ampliación de imágenes o imágenes que podrá ver con más detalle, el aumento de resolución , utilizando un microscopio , la impresión técnicas, o de procesamiento digital . En todos los casos, la ampliación de la imagen no cambia la perspectiva de la imagen.

Ejemplos de aumento

Algunos instrumentos ópticos proporcionan ayuda visual al ampliar sujetos pequeños o distantes.

  • Una lupa , que usa una lente positiva (convexa) para hacer que las cosas se vean más grandes al permitir que el usuario las acerque más a su ojo.
  • Un telescopio , que usa su lente objetivo grande o espejo primario para crear una imagen de un objeto distante y luego permite al usuario examinar la imagen de cerca con una lente ocular más pequeña , haciendo que el objeto parezca más grande.
  • Un microscopio , que hace que un objeto pequeño aparezca como una imagen mucho más grande a una distancia cómoda para su visualización. El diseño de un microscopio es similar al de un telescopio, excepto que el objeto que se ve está cerca del objetivo, que suele ser mucho más pequeño que el ocular.
  • Un proyector de diapositivas , que proyecta una imagen grande de una diapositiva pequeña en una pantalla. Una ampliadora fotográfica es similar.

Ampliación como un número (ampliación óptica)

El aumento óptico es la relación entre el tamaño aparente de un objeto (o su tamaño en una imagen) y su tamaño real y, por lo tanto, es un número adimensional . La ampliación óptica a veces se denomina "potencia" (por ejemplo, "potencia 10 ×"), aunque esto puede generar confusión con la potencia óptica .

Ampliación lineal o transversal

Para imágenes reales , como imágenes proyectadas en una pantalla, el tamaño significa una dimensión lineal (medida, por ejemplo, en milímetros o pulgadas ).

Ampliación angular

Para instrumentos ópticos con ocular , no se puede dar la dimensión lineal de la imagen vista en el ocular ( imagen virtual en distancia infinita), por lo que tamaño significa el ángulo subtendido por el objeto en el punto focal ( tamaño angular ). Estrictamente hablando, se debe tomar la tangente de ese ángulo (en la práctica, esto hace una diferencia solo si el ángulo es mayor que unos pocos grados). Por tanto, el aumento angular viene dado por:

dónde es el ángulo subtendido por el objeto en el punto focal frontal del objetivo y es el ángulo subtendido por la imagen en el punto focal posterior del ocular.

Por ejemplo, el tamaño angular medio del disco de la Luna visto desde la superficie de la Tierra es de aproximadamente 0,52 °. Por lo tanto, a través de binoculares con un aumento de 10 ×, la Luna parece subdividir un ángulo de aproximadamente 5,2 °.

Por convención, para lupas y microscopios ópticos , donde el tamaño del objeto es una dimensión lineal y el tamaño aparente es un ángulo, el aumento es la relación entre el tamaño aparente (angular) como se ve en el ocular y el tamaño angular de el objeto cuando se coloca a la distancia convencional más cercana de visión clara: 25 cm del ojo.

Una lente delgada donde las dimensiones del negro son reales, las grises son virtuales. La dirección de las flechas se puede utilizar para describir la señalización cartesiana +/-: desde el centro de la lente, izquierda o abajo = negativo, derecha o arriba = positivo.

Por instrumento

Lente única

El aumento lineal de una lente delgada es

dónde es la distancia focal yes la distancia desde la lente al objeto. Tenga en cuenta que para imágenes reales ,es negativo y la imagen está invertida. Para imágenes virtuales , es positivo y la imagen está en posición vertical.

Con siendo la distancia del objetivo a la imagen, la altura de la imagen y la altura del objeto, el aumento también se puede escribir como:

Tenga en cuenta nuevamente que una ampliación negativa implica una imagen invertida.

Fotografía

La imagen grabada por una película fotográfica o un sensor de imagen es siempre una imagen real y suele estar invertida. Al medir la altura de una imagen invertida utilizando la convención de signos cartesianos (donde el eje x es el eje óptico), el valor de h i será negativo y, como resultado, M también será negativo. Sin embargo, la convención de signos tradicional utilizada en fotografía es " real es positivo, virtual es negativo". [1] Por lo tanto, en fotografía: La altura y la distancia del objeto son siempre reales y positivas. Cuando la distancia focal es positiva, la altura, la distancia y el aumento de la imagen son reales y positivos. Solo si la distancia focal es negativa, la altura, la distancia y el aumento de la imagen son virtuales y negativos. Por lo tanto, las fórmulas de ampliación fotográfica se presentan tradicionalmente como [ cita requerida ]

Telescopio

El aumento angular de un telescopio óptico viene dado por

en el cual es la distancia focal de la lente del objetivo en un refractor o del espejo primario en un reflector , yes la distancia focal del ocular .

Lupa

El aumento angular máximo (en comparación con el ojo desnudo) de una lupa depende de cómo se sostienen el vidrio y el objeto, en relación con el ojo. Si la lente se mantiene a una distancia del objeto tal que su punto focal frontal está en el objeto que se está viendo, el ojo relajado (enfocado al infinito) puede ver la imagen con aumento angular.

Aquí, es la distancia focal de la lente en centímetros. La constante de 25 cm es una estimación de la distancia del "punto cercano" del ojo, la distancia más cercana a la que puede enfocar el ojo desnudo sano. En este caso, el aumento angular es independiente de la distancia mantenida entre el ojo y la lupa.

Si, en cambio, la lente se mantiene muy cerca del ojo y el objeto se coloca más cerca de la lente que su punto focal para que el observador enfoque en el punto cercano, se puede obtener un aumento angular mayor, acercándose

Una interpretación diferente del funcionamiento del último caso es que la lupa cambia las dioptrías del ojo (haciéndolo miope) para que el objeto pueda colocarse más cerca del ojo, lo que da como resultado un aumento angular mayor.

Microscopio

El aumento angular de un microscopio viene dado por

dónde es la ampliación del objetivo y la ampliación del ocular. La ampliación del objetivo depende de su distancia focal. y en la distancia entre el plano focal posterior del objetivo y el plano focal del ocular (llamado longitud del tubo):

El aumento del ocular depende de su distancia focal. y se calcula mediante la misma ecuación que la de una lupa (arriba).

Tenga en cuenta que tanto los telescopios astronómicos como los microscopios simples producen una imagen invertida, por lo que la ecuación para el aumento de un telescopio o microscopio a menudo se da con un signo menos . [ cita requerida ]

Medición de la ampliación del telescopio

Medir el aumento angular real de un telescopio es difícil, pero es posible utilizar la relación recíproca entre el aumento lineal y el aumento angular, ya que el aumento lineal es constante para todos los objetos.

El telescopio se enfoca correctamente para ver objetos a la distancia para la que se va a determinar el aumento angular y luego el vidrio del objeto se utiliza como un objeto cuya imagen se conoce como pupila de salida . El diámetro de este puede medirse usando un instrumento conocido como dynameter Ramsden que consiste en un ocular Ramsden con pelos micrométricos en el plano focal posterior. Se monta delante del ocular del telescopio y se utiliza para evaluar el diámetro de la pupila de salida. Este será mucho más pequeño que el diámetro del vidrio del objeto, lo que da el aumento lineal (en realidad una reducción), el aumento angular se puede determinar a partir de

.

Ampliación máxima utilizable

Con cualquier telescopio o microscopio, o una lente, existe un aumento máximo más allá del cual la imagen parece más grande pero no muestra más detalles. Ocurre cuando el detalle más fino que puede resolver el instrumento se amplía para que coincida con el detalle más fino que el ojo puede ver. La ampliación más allá de este máximo a veces se denomina "ampliación vacía".

Para un telescopio de buena calidad que funcione en buenas condiciones atmosféricas, el aumento máximo utilizable está limitado por la difracción . En la práctica, se considera que es 2 × la apertura en milímetros o 50 × la apertura en pulgadas; por lo tanto, un telescopio de 60 mm de diámetro tiene un aumento máximo utilizable de 120 ×. [ cita requerida ]

Con un microscopio óptico que tenga una alta apertura numérica y que utilice inmersión en aceite , la mejor resolución posible es de 200 nm, lo que corresponde a un aumento de alrededor de 1200 ×. Sin inmersión en aceite, el aumento máximo utilizable es de alrededor de 800 ×. Para obtener más información, consulte las limitaciones de los microscopios ópticos .

A veces se suministran telescopios y microscopios pequeños y baratos con los oculares que dan un aumento mucho mayor de lo que es utilizable.

Ampliación y barra de micras

Las cifras de aumento de las imágenes impresas pueden ser engañosas. Los editores de diarios y revistas cambian el tamaño de las imágenes de forma rutinaria para que quepan en la página, lo que hace que cualquier número de aumento proporcionado en la leyenda de la figura sea incorrecto. Una barra de escala (o barra de micrones) es una barra de longitud indicada superpuesta a una imagen. Esta barra se puede utilizar para realizar mediciones precisas en una imagen. Cuando se cambia el tamaño de una imagen, la barra se redimensiona proporcionalmente. Si una imagen tiene una barra de escala, la ampliación real se puede calcular fácilmente. Cuando la escala (aumento) de una imagen es importante o relevante, es preferible incluir una barra de escala en lugar de indicar el aumento.

Ver también

  • Lente
  • Lupa
  • Microscopio
  • Telescopio óptico
  • Lupa de pantalla

Referencias

  1. ^ Ray, Sidney F. (2002). Óptica Fotográfica Aplicada: Lentes y Sistemas Ópticos para Fotografía, Cine, Video, Imagen Electrónica y Digital . Prensa Focal. pag. 40. ISBN 0-240-51540-4.
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