Tengo una pregunta muy básica en óptica inspirada en este artículo de la Universidad de Stanford que establece claramente que uno debe ver una fuente de luz a través de una máscara en el medio de una lente si el observador está en el punto focal:
Bien, estás en la Luna durante un eclipse lunar. Mira hacia atrás a la Tierra. A tu vista, la Tierra es un disco negro con un anillo brillante a su alrededor. [...] Sí, la Tierra [...] actúa como una gran lente! [...] Si estuvieras en la Luna y la Luna estuviera, de hecho, en el punto focal de nuestra lente terrestre, cuando miráramos hacia atrás a la Tierra, verías el anillo brillante alrededor del círculo negro de la Tierra, pero allí también sería un punto brillante justo en el medio del disco negro de la Tierra. Este punto es la luz enfocada del anillo iluminado de la atmósfera. ¿Entiendo? ¡Brillante!
Para probar esto, compré una lupa y le puse una máscara (una obstrucción) que es la mitad del tamaño de la lente. Tengo un punto de fuente de luz colocado en el infinito a lo largo del eje óptico y, como era de esperar, una imagen del mismo (otro punto de luz) a la distancia focal del otro lado de la lente. Luego, puse mi ojo en la posición exacta de este punto de la imagen y miré hacia la lente. Creo que recreé exactamente la configuración presentada en el artículo.
Primero, me alegró ver que la lente anular alrededor de la máscara se veía uniformemente iluminada por el punto de origen ubicado detrás, como se describe en el artículo. Pero mientras esperaba ver el punto "a través" de la máscara, la máscara estaba simplemente... bloqueando la luz y no había absolutamente ningún punto brillante en el medio. Mi pregunta es simple: ¿por qué no podemos ver el punto en el medio de la máscara de bloqueo cuando nuestro ojo está ubicado en el punto focal? ¿Me equivoco o este artículo está mal?
Si dibuja los rayos, verá que, cuando su ojo está en el foco, no hay rayos que entren en su ojo en línea con el centro de la lente (y con la fuente puntual). Los rayos de la fuente se acercan al foco desde todas las direcciones y, por lo tanto, se acercan a su ojo desde todas las direcciones. Solo puedes ver una fuente puntual en el infinito si los rayos son paralelos.
Si esperaba ver la fuente puntual en el foco cuando pone el ojo allí, eso (como descubrió) tampoco funciona. En esencia, la lente forma una imagen de la fuente puntual en el foco de la lente. Si pone su ojo en el foco, es como poner su ojo en la fuente puntual, y su ojo simplemente no puede enfocar algo tan cercano.
S. McGrew