Sistemas ópticos de los faros. La lente de Fresnel

Los sistemas ópticos sirven para que la luz producida por una fuente determinada se amplifique con objeto de que pueda ser visible desde mucha distancia.

Como óptica se puede definir el conjunto de elementos reflectantes y refringentes (tales como lentes, prismas y anillos) a través de los cuales los rayos emitidos por una fuente de luz se desvían en la dirección que deseemos.

En 1748, George Louis Leclerc, escritor y naturalista francés, sugirió que las lentes podrían tener su peso sensiblemente disminuyendo su superficie esférica sin disminuir su potencia. Esta idea fue llevada a la práctica por Fresnel que lo consiguió rebajándola con cortes de la lente en anillos circulares concéntricos consecutivos.

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Augustin Jean Fresnel (1788-1827) fue un físico francés que contribuyó significativamente a la teoría de la óptica ondulatoria. Estudió el comportamiento de la luz tanto teórica como experimentalmente e inventó una lente menos pesada. Sus trabajos en óptica recibieron durante su vida muy poco reconocimiento público, incluso algunos de sus trabajos no fueron publicados por la “Académie des Sciences” hasta mucho después de su muerte.

Fresnel era ingeniero del departamento de Puentes y caminos. De ese departamento dependían los faros. En 1819, fue nombrado comisario de los faros en Francia. Fresnel, basándose en los experimentos llevados a cabo por George Louis Leclerc y Antoine de Condorcet diseñó un sistema de lentes dióptricas que refractaban la luz para crear un haz horizontal o vertical a partir de un punto de luz ubicado en su eje focal. Esas lentes sustituirían a los espejos de los faros y se denominaron lentes de Fresnel, en honor a él.

La primera lente de Fresnel fue instalada en 1823 en el “faro de Cordouan” en Francia. A partir de ese momento, la Lente de Fresnel se convirtió en el tipo de óptica más usado en los faros. El primer fabricante de las lentes de Fresnel fue la empresa Soleil en St. Gobain (Francia).

A los faros que utilizaron la lente para amplificar la luz se les denominó “faros lenticulares o dióptricos” y a los que usaron reflectores se les denominó “Catóptricos”, estos últimos usaban reflectores como el sistema de Lewis.

Las lentes de Fresnel son vidrios tallados o plásticos fabricados de la misma forma cuya misión es hacer que los rayos de luz se comporten al atravesarlas del mismo modo que cuando atraviesan lentes plano convexas. Es un diseño que permite la construcción de lentes de gran apertura y una corta distancia focal sin el peso y volumen de material que debería usar en una lente de diseño convencional.

Cuando las lentes son grandes, su grosor puede hacerse excesivo, haciendo la lente muy pesada y cara. Se pueden mantener los radios de curvatura de las lentes separándolas en anillos circulares. El grosor de la lente en cada anillo es diferente, eliminando el enorme espesor que tendría la lente en el caso de ser sus superficies continúas, mientras que la superficie presenta un aspecto escalonado.

La idea de una lente de Fresnel nunca está en formar una imagen de calidad sino en conseguir de forma barata y poco pesada un sistema colimador-focalizador de luz.

Fuentes bibliográficas
Guía multimedia de los faros de España. Puertos del Estado. Ministerio de Fomento