Aumento

Proceso de agrandar el tamaño aparente de algo.

El sello postal parece más grande con el uso de una lupa .

Ampliación gradual del 6 % por cuadro en una imagen de 39 megapíxeles. En el cuadro final, a aproximadamente 170x, se ve la imagen de un transeúnte reflejada en la córnea del hombre .

La ampliación es el proceso de aumentar el tamaño aparente , no el tamaño físico, de algo. Esta ampliación se cuantifica mediante una relación de tamaño llamada aumento óptico . Cuando este número es menor que uno, se refiere a una reducción de tamaño, a veces llamada desmagnificación .

Normalmente, la ampliación está relacionada con ampliar elementos visuales o imágenes para poder ver más detalles, aumentar la resolución , utilizar microscopio , técnicas de impresión o procesamiento digital . En todos los casos, la ampliación de la imagen no cambia la perspectiva de la imagen.

Ejemplos de ampliación

Algunos instrumentos ópticos brindan ayuda visual al aumentar objetos pequeños o distantes.

• Una lupa , que utiliza una lente positiva (convexa) para hacer que las cosas parezcan más grandes al permitir al usuario acercarlas al ojo.
• Un telescopio , que utiliza 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 así que el objeto parezca más grande.
• Un microscopio , que hace que un objeto pequeño parezca una imagen mucho más grande a una distancia cómoda para verlo. Un microscopio tiene un diseño similar a un telescopio, excepto que el objeto que se observa 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.
• Una lente zoom , un sistema de elementos de lentes de cámara para los cuales se puede variar la distancia focal y el ángulo de visión.

Relación de tamaño (aumento óptico)

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

Ampliación lineal o transversal

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

aumento angular

Para los instrumentos ópticos con ocular , no se puede dar la dimensión lineal de la imagen vista en el ocular ( imagen virtual a una 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 sólo marca la diferencia si el ángulo es mayor que unos pocos grados). Por tanto, el aumento angular viene dado por:

$${\displaystyle M_{A}={\frac {\tan \varepsilon }{\tan \varepsilon _{0}}}\approx {\frac {\varepsilon }{\varepsilon _{0}}}}$$

donde 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. ${\textstyle \varepsilon _{0}}$ ${\textstyle \varepsilon }$

Por ejemplo, el tamaño angular medio del disco de la Luna visto desde la superficie de la Tierra es de aproximadamente 0,52°. Así, a través de binoculares con un aumento de 10×, la Luna parece subtender 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 del el objeto cuando se coloca a la distancia más cercana convencional de visión distinta:25 cm del ojo.

Una lente delgada donde las dimensiones negras son reales y las grises 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

$${\displaystyle M={f \over f-d_{\mathrm {o} }}}$$

donde es la distancia focal y es la distancia de la lente al objeto. Para imágenes reales , es negativo y la imagen está invertida. Para imágenes virtuales , es positivo y la imagen está vertical. ${\textstyle f}$ ${\textstyle d_{\mathrm {o} }}$ ${\textstyle M}$ ${\textstyle M}$

Siendo la distancia de la lente a la imagen, la altura de la imagen y la altura del objeto, la ampliación también se puede escribir como: ${\textstyle d_{\mathrm {i} }}$ ${\textstyle h_{\mathrm {i} }}$ ${\textstyle h_{\mathrm {o} }}$

$${\displaystyle M=-{d_{\mathrm {i} } \over d_{\mathrm {o} }}={h_{\mathrm {i} } \over h_{\mathrm {o} }}}$$

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 normalmente está invertida. Al medir la altura de una imagen invertida usando 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 " lo real es positivo, lo 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. Sólo si la distancia focal es negativa, la altura, distancia y aumento de la imagen son virtuales y negativos. Por tanto, las fórmulas de ampliación fotográfica se presentan tradicionalmente como ^{[ cita necesaria ]}

$${\displaystyle {\begin{aligned}M&={d_{\mathrm {i} } \over d_{\mathrm {o} }}={h_{\mathrm {i} } \over h_{\mathrm {o} }}\\&={f \over d_{\mathrm {o} }-f}={d_{\mathrm {i} }-f \over f}\end{aligned}}}$$

Lupa

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

$${\displaystyle M_{\mathrm {A} }={25\ \mathrm {cm} \over f}}$$

Aquí está 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 un ojo sano y desnudo puede enfocar. En este caso el aumento angular es independiente de la distancia mantenida entre el ojo y la lupa. ${\textstyle f}$

Si, en cambio, se mantiene la lente 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

$${\displaystyle M_{\mathrm {A} }={25\ \mathrm {cm} \over f}+1}$$

Una interpretación diferente del funcionamiento de este 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 está dado por

$${\displaystyle M_{\mathrm {A} }=M_{\mathrm {o} }\times M_{\mathrm {e} }}$$

¿Dónde está el aumento del objetivo y el aumento del ocular? El aumento del objetivo depende de su distancia focal y de la distancia entre el plano focal posterior del objetivo y el plano focal del ocular (llamado longitud del tubo): ${\textstyle M_{\mathrm {o} }}$ ${\textstyle M_{\mathrm {e} }}$ ${\textstyle f_{\mathrm {o} }}$ ${\textstyle d}$

$${\displaystyle M_{\mathrm {o} }={d \over f_{\mathrm {o} }}}$$

El aumento del ocular depende de su distancia focal y se calcula mediante la misma ecuación que la de una lupa (arriba). ${\textstyle f_{\mathrm {e} }}$

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 indica con un signo menos . ^{[ cita necesaria ]}

Telescopio

El aumento angular de un telescopio óptico está dado por

$${\displaystyle M_{\mathrm {A} }={f_{\mathrm {o} } \over f_{\mathrm {e} }}}$$

en la cual es la distancia focal de la lente objetivo en un refractor o del espejo primario en un reflector , y es la distancia focal del ocular . ${\textstyle f_{\mathrm {o} }}$ ${\textstyle f_{\mathrm {e} }}$

Medición del aumento 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 observar objetos a la distancia para la cual se debe determinar el aumento angular y luego se utiliza el cristal del objeto como objeto cuya imagen se conoce como pupila de salida . El diámetro de este se puede medir utilizando un instrumento conocido como dinamómetro de Ramsden , que consiste en un ocular de Ramsden con pelos micrométricos en el plano focal posterior. Este 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

$${\displaystyle M_{\mathrm {A} }={1 \over M}={D_{\mathrm {Objective} } \over {D_{\mathrm {Ramsden} }}}\,.}$$

Ampliación máxima utilizable

Con cualquier telescopio, microscopio o 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 el instrumento puede resolver se magnifica 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 funciona en buenas condiciones atmosféricas, el aumento máximo utilizable está limitado por la difracción . En la práctica se considera que es 2 veces la apertura en milímetros o 50 veces la apertura en pulgadas; entonces, unEl telescopio de 60 mm de diámetro tiene un aumento máximo utilizable de 120×. ^{[ cita necesaria ]}

Con un microscopio óptico que tenga una apertura numérica alta y que utilice inmersión en aceite , la mejor resolución posible es200 nm correspondientes a un aumento de alrededor de 1200×. Sin inmersión en aceite, el aumento máximo utilizable es de alrededor de 800×. Para más detalles, consulte las limitaciones de los microscopios ópticos .

Los telescopios y microscopios pequeños y baratos a veces se suministran con oculares que proporcionan un aumento mucho mayor del utilizable.

El aumento máximo relativo al mínimo de un sistema óptico se conoce como relación de zoom .

"Ampliación" de las imágenes mostradas

Las cifras de aumento de las imágenes mostradas impresas o en línea pueden ser engañosas. Los editores de diarios y revistas rutinariamente cambian el tamaño de las imágenes para que se ajusten a la página, lo que hace que cualquier número de aumento proporcionado en la leyenda de la figura sea incorrecto. Las imágenes que se muestran en la pantalla de una computadora cambian de tamaño según el tamaño de la pantalla. Una barra de escala (o barra de micras) es una barra de longitud determinada superpuesta a una imagen. Cuando se cambia el tamaño de la imagen, la barra cambiará de tamaño en proporción. Si una imagen tiene una barra de escala, se puede calcular fácilmente la ampliación real. Cuando la escala (ampliación) de una imagen es importante o relevante, es preferible incluir una barra de escala a indicar la ampliación.

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, Vídeo, Imagen Electrónica y Digital. Prensa focalizada. pag. 40.ISBN _ 0-240-51540-4.