Instituto Tecnológico de Ciudad Juárez Laboratorio de Física Física General Práctica # 8 Lentes

Transcripción

1 Instituto Tecnológico de Ciudad Juárez Laboratorio de Física Física General Práctica # 8 Lentes I. Introducción. El fenómeno de refracción ocurre cuando una radiación electromagnética en forma de rayo de luz, denominado incidente, viaja de un medio o una superficie y atraviesa otro medio. Al pasar de un medio a otro, la velocidad de la onda disminuye. La nueva dirección que toma el rayo refractado depende de la densidad del medio que atraviesa. En esta práctica observaremos como se desvían los rayos de luz al pasar del aire al vidrio o plástico con el que están construidas las lentes. También analizaremos los rayos principales de luz en lentes convergentes y divergentes. Objetivos de la Práctica. Observar el fenómeno de refracción en lentes para determinar las características básicas de la formación de imágenes. Observar los rayos principales en lentes cóncavas y convexas. II. Material. Lentes cóncavos y convexos transportador Fuentes de rayos de luz Mesa básica de óptica Lente en forma de D

2 III. Procedimiento 1. Lentes. Utiliza la mesa básica de óptica con la lente en forma de D en el centro, como se observa en la figura de la derecha. Coloca la fuente de luz para que un rayo pase a través de la parte plana con un ángulo de 0. Cambia la dirección en la que incide el rayo de luz rotando la mesa de óptica, y dibuja tus observaciones: Coloca el lente en forma de D para que el rayo de luz pase a través de la parte curva. Observa la trayectoria del rayo de luz al cambiar la dirección en la que incide y dibuja tus observaciones: El fenómeno que observas es la refracción de la luz al pasar de un medio (aire) a otro medio (plástico). Los rayos de luz viajan a mayor rapidez en el aire que en un medio transparente como el plástico. Esta diferencia de rapidez de la luz en diferentes

3 sustancias es descrita por el índice de refracción n: La razón entre la velocidad de la luz en el vacío y la rapidez de la luz en la sustancia. Los rayos de luz se desvían dependiendo del ángulo de incidencia. La ley de refracción establece que: los rayos de luz se desvían hacia la normal (eje perpendicular a la superficie) si la rapidez de la luz en el segundo medio es menor que la rapidez de la luz en el primer medio. Los rayos se desvían alejándose de la normal si la rapidez de la luz es mayor en el segundo medio que en el primer medio. Lentes convergentes Una lente convergente tiene superficies esféricas en ambos lados, como se muestra en la Figura. De acuerdo a la Ley de refracción, los rayos de luz se desvían hacia la normal en la primera superficie (De aire a vidrio) y se alejan de la normal en la segunda superficie (De vidrio a aire). Si las dos superficies son convexas, cada uno de los rayos se dirige hacia el eje (línea que pasa por el centro de la lente, perpendicular a este). A la distancia del centro de la lente al punto focal (el punto medio entre el centro de curvatura de la esfera y el centro de la lente), se le llama distancia focal f. Existe otro foco y distancia focal situados en el otro lado de la lente. Es posible predecir la ubicación, posición y tamaño de la imagen utilizando los tres rayos principales que se muestran en la figura. En este caso: 1. Un rayo que viaja paralelo al eje, partiendo de la parte superior del objeto, se desviara pasando por el punto focal en el lado opuesto.

4 2. Un rayo que proviene del punto focal cercano, se desvía en forma paralela al eje en el lado opuesto. 3. Un rayo que pasa por el centro de la lente no se desvía al pasar hacia el lado opuesto de la lente. Cambia la ubicación de un objeto enfrente de una lente convergente y dibuja tus observaciones:

5 Lentes divergentes Una lente divergente tiene superficies esféricas cóncavas en ambos lados, como se muestra en la Figura. Los rayos se desvían del eje de tal forma que parece que se originan en el punto focal en el mismo lado en que se encuentra el objeto. Utilizando los rayos principales para este caso, tenemos: 1. El rayo que de la parte superior del objeto en forma paralela al eje, se desvía del eje, como si partiera del punto focal cercano al objeto. 2. El rayo que se dirige hacia el punto focal del lado opuesto al del objeto, se desvía en la parte central de la lente en forma paralela al eje en el otro lado. 3. El rayo que pasa por el centro de la lente pasa sin desviarse.

6 Cambia la ubicación de un objeto enfrente de una lente divergente y dibuja tus observaciones: