Formación de imágenes en lentes convergentes

Transcripción

1 Universidad Nacional Autónoma de Honduras Facultad de Ciencias Escuela de Física Formación de imágenes en lentes convergentes Objetivos. Estudiar un sistema óptico simple. 2. Determinar experimentalmente la longitud focal de una lente convergente. 3. Verificar experimentalmente las características de la imagen formada por una lente convergente, así como la relación entre esta y la posición del objeto con respecto al foco. Materiales y equipo. Lente convergente. 2. Fuente de luz. 3. Pantalla. 4. Banco óptico o superficie en la que pueda medir distancias horizontales. Marco teórico Las lentes son superficies transparentes que refractan la luz, es decir desvían la trayectoria de la luz obedeciendo las Leyes de refracción. Existen lentes convergentes y lentes divergentes. Las lentes convergentes tienen un punto focal real en el cual se concentran todos los rayos que perpendicularmente atraviesan el área del lente. A la distancia que hay entre el punto focal y la superficie del lente se le llama distancia focal. Un ejemplo común de una lente convergente es la lupa. Muchos hemos tenido la oportunidad de orientar una lupa en dirección del sol y utilizar la concentración de los rayos solares en el punto focal para producir fuego (quemar papel, grama o cualquier otro material carburante). Las lentes son de mucha utilidad en la vida cotidiana y tienen importante aplicación en el área de la medicina. De hecho, el ojo humano es el instrumento óptico más fundamental porque sin el no existiría el campo de la óptica. El ojo humano tiene una lente convergente, llamada cristalina, que enfoca las imágenes provenientes del exterior en la superficie trasera del globo ocular, llamada retina. La gran ventaja del cristalino es que puede variar su distancia focal usando los músculos ciliares. Por esa razón es que podemos enfocar objetos distantes y cercanos. La visión de las personas que padecen de miopía, hipermetropía o astigmatismo puede ser corregida utilizando lentes (las lentes corrigen el problema óptico pero no el problema fisiológico). En este laboratorio estudiaremos un sistema óptico sencillo. Calcularemos la distancia focal de una lente convergente y analizaremos las características de las imágenes formadas.

2 Una fuente de luz será ubicada frente a una lente convergente y estudiaremos la imagen formada sobre una pantalla al otro lado de la lente. La relación entre la distancia focal, la distancia del objeto y la distancia de la imagen formada está dada por f = d o + d i () donde f es la distancia focal, d o es la distancia del objeto a la lente y d i es la distancia de la imagen a la lente. Distancia objeto (do) Distancia imagen (di) Distancia focal (f) Procedimiento experimental Parte A. Sobre el banco óptico (o superficie plana), coloque la fuente de luz a cierta distancia de la lente do (ver fig ). 2. Deslice horizontalmente la pantalla hasta que obtenga una imagen nítida de la fuente. 3. Mida la distancia de la fuente de luz a la lente (d o ) y la distancia de la lente a la imagen en la pantalla (d i ), y anote los resultados obtenidos en la tabla. 4. Repita el procedimiento para tres diferentes posiciones. Anote los resultados en la tabla. 2

3 Figura : Banco óptico. La distancia de la fuente de luz al lente se denomina d o, mientras que la distancia de la lente a la pantalla se denomina d i. No Distancia objeto Distancia imagen Inverso distancia focal Distancia focal d o d i /f f Cuadro : Tabla para la Parte A Parte B. Encuentre experimentalmente las características de la imagen formada para las distancias objeto (d o ) especificadas en la tabla 2. a) d o mayor que la distancia focal f pero menor que dos veces la distancia focal f (f < d < 2f). b) d o igual a dos veces la distancia focal f (d o = 2f) c) d o mayor que dos veces la distancia focal f (d o > 2f) 2. Anote los resultados en la tabla 2. Distancia f < d o < 2f d o = 2f d o > 2f Características de la imagen Real o Virtual Derecha o Invertida Menor o mayor Magnificación Cuadro 2: Tabla para la Parte B 3

4 Cuestionario. Calcule el inverso de la distancia focal y la distancia focal para cada medición realizada en la tabla. 2. Calcule el valor promedio de la distancia focal de la lente utilizada. 3. Qué tipo de imágenes puede ser proyectada sobre una pantalla, real o virtual? 4. Construya el diagrama de rayos para cada uno de los siguientes casos. a) f < d o < 2f b) d o = 2f c) d o > 2f 4

5 5. Qué tipo de imágenes se formaría si la distancia d o fuera menor que la distancia focal f? Construya el diagrama de rayos. 6. Dónde se formaría la imagen si el objeto se coloca en el foco de la lente? 7. Si un objeto se coloca a 0 cm de una lente con distancia focal de 20 cm, a qué distancia se forma la imagen y cuál es la magnificación? 5