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Lente, un dispositivo extraordinario 

León, Guanajuato

Ciencia, Educación y Tecnología

Lente, un dispositivo extraordinario

Por Alfredo Campos Mejía   13/12/17

Al escuchar la palabra lente, quizá le venga a la mente la imagen de una lupa o de unos anteojos. Si la única aplicación de las lentes fuera permitirle una vista clara a millones de personas, con ello bastaría para considerarlas un dispositivo maravilloso, pero hay mucho más. 

 

Lentes en los faros de los automóviles y en sus cámaras de reversa, en los proyectores de una sala de cine, en sistemas de visión robótica, en instrumentos dentro del quirófano de un hospital... grandes o pequeñas, las lentes intervienen diariamente de forma discreta en nuestra vida para hacerla mejor.

La palabra “lente” proviene del latín “lens”, que significa “lenteja”, y si se mira una lupa de perfil el parecido de su forma con ese alimento se hace evidente. Una de las referencias más antiguas sobre el uso de las lentes nos ha llegado de Grecia: en su obra “Las Nubes” escrita en el siglo V antes de nuestra era, Aristófanes relata la historia de un hombre que, para librarse de las deudas que le ocasionó la afición de su hijo a las carreras de caballos, planea usar una “piedra bonita, transparente, que venden en las farmacias, con la que se enciende el fuego” para fundir con la luz solar una tableta de cera en la que se registraba lo que debía. Dos milenios y medio después, el uso de las lentes para concentrar la energía de la luz tiene aplicaciones tan diversas como: láseres para cortar y soldar (manufactura), lectores de DVD o Blu-ray (infoentretenimiento), sensores de alarmas (seguridad), fabricación de circuitos integrados (microelectrónica), cirugía con láseres (salud), etc.

Se dice que todo depende del cristal con que se mire, lo que es cierto; no es lo mismo observar a través de una ventana que de una canica, aunque ambas sean transparentes. Si una de las caras planas de un vidrio de ventana pudiera abombarse o hundirse un poco, lo que veríamos del otro lado podría aparecer más grande, más pequeño o hasta verse al revés. Con ese cambio sencillo la ventana se transformaría en una lente: uno de los dispositivos empleados para modificar la dirección de los rayos de luz de forma útil. Por ejemplo, las lentes convergentes son como las lupas, y se llaman así porque concentran los rayos de luz; por su parte, las lentes divergentes los separan. Ambos tipos se usan en anteojos y en muchos sistemas ópticos, como el zoom de las cámaras fotográficas o de video.

Cuando hay mucha humedad la naturaleza produce lentes convergentes en miniatura en cada gota de rocío o de lluvia. Una canica transparente funciona también como una lupa, y entre más chica más amplifica el tamaño de las cosas. De hecho, utilizando una pequeña canica hecha de vidrio que él mismo fabricó, Anton Van Leeuwenhoek inventó a mediados del siglo XVII el primer microscopio, con el que descubrió una gran cantidad de seres vivos diminutos en el agua de los charcos, en la saliva y en muchos otros lados. La esferita de vidrio del microscopio de Leeuwenhoek nos abrió la puerta al microcosmos, lo que permitió encontrar el origen de muchas enfermedades, desarrollar tratamientos y entender mejor el funcionamiento del cuerpo humano. Tanto el microscopio como el telescopio han sido inventos revolucionarios que siguen extendiendo los límites de nuestro conocimiento, y en ambos instrumentos las lentes juegan un papel esencial.

A los seres humanos, al igual que a muchas especies animales, la naturaleza nos ha dotado de lentes hechas de tejido transparente que forman parte de nuestro sistema visual.  Nacemos con 2 lentes en cada ojo llamadas córnea y cristalino, y todo lo que hemos visto en nuestra vida ha pasado a través de ellas. La córnea se localiza frente al iris y está en contacto con el aire; el cristalino se encuentra dentro del ojo, por detrás del iris, y tiene la capacidad de cambiar de forma haciéndose más curvo o plano para permitirnos ver con claridad los objetos ubicados a diferentes distancias. Si no tuviéramos cristalino leer estas líneas sería imposible. Por otro lado, si no tuviéramos córnea veríamos  borroso, sin poder reconocer formas ni objetos, similar a como se mira al abrir los ojos bajo una piscina.

La vista es para muchos el sentido más valioso, y el que nos proporciona más información sobre el entorno; sin embargo, muchas personas de todas edades tienen dificultades para ver con claridad. Desde el siglo XIV las lentes se han empleado para facilitar la visión, como lo ilustra el retrato del cardenal Hugo de Saint-Cher (que porta anteojos) realizado por el pintor italiano Tommaso da Modena en 1352. Se estima que en México alrededor de 30 millones de personas requieren del uso de anteojos para mejorar su visión, por lo que las lentes seguirán jugando un rol fundamental en el mejoramiento de la calidad de vida de la población, ya sea mediante anteojos, lentes de contacto, lentes intraoculares (que se colocan dentro del ojo como remplazo de un cristalino dañado), y en equipos de diagnóstico y tratamiento médico.

Gracias a las fotografías y los videos podemos conservar algunos de los recuerdos más preciados de nuestra vida, y ello se lo debemos también a las lentes. Tanto en nuestros ojos como en las cámaras, la función de las lentes es proyectar una imagen en miniatura del mundo exterior en la retina, en el caso de los ojos, o en un sensor electrónico de luz en el caso de las cámaras. Se puede hacer un experimento muy sencillo para comprobar esta asombrosa capacidad de las lentes convergentes: coloque una lupa a una distancia aproximada de un metro frente a la televisión en una habitación oscura. A unos 30 centímetros detrás de la lupa sujete una hoja de papel blanco; notará que se proyectará la imagen del programa de televisión sobre la hoja (si la imagen no se ve nítida desplace la hoja un poco hacia adelante o hacia atrás hasta enfocarla).

Para que una lente haga bien su trabajo es importante: el material del que está hecha y la forma de su superficie. El material debe ser lo más transparente y homogéneo posible, resistente a los impactos y rayones y variar muy poco su tamaño con los cambios de temperatura. Con respecto a la forma, la más sencilla de fabricar es la esférica (imagine que corta una rebanada a una esfera transparente de vidrio: por un lado dicha rebanada será plana, y por el otro la superficie será esférica). Formas más complicadas que una esfera (llamadas asféricas) son más convenientes para muchas aplicaciones ya que proporcionan imágenes de una calidad superior con sistemas ópticos más compactos, sencillos y ligeros.

Pero aún hay mucho por hacer en el campo de las lentes y los instrumentos ópticos. En México y en otros países del mundo se llevan a cabo investigaciones para diseñar nuevos sistemas ópticos para aplicaciones muy diversas, para mejorar y abaratar los procesos de manufactura de las lentes, para desarrollar técnicas para medir la calidad de las superficies de lentes asféricas, para hacerlas  flexibles (en imitación del cristalino del ojo), más ligeras, pequeñas y ultradelgadas utilizando estructuras nanométricas capaces de desviar de forma controlada los rayos de luz. El beneficio directo e indirecto que nos han brindado las lentes es enorme, y continuará en los años por venir.

 


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