Introducción laboratorio de lentes. Dentro de las aplicaciones más interesantes de las lentes, se encuentra la corrección de algunos defectos del ojo como son la hipermetropía o la miopía. Si consideramos la luz no tanto desde su definición dual (perspectiva moderna de la luz) sino más bien desde las interacciones con la materia, podremos describirla a través de rayos, que al atravesar objetos transparentes sufre desviaciones ya que la luz no viaja con la misma velocidad en todos los medios, y aún más, depende de la longitud de de onda de que se trate (color). Una lente posee la propiedad de desviar los rayos de luz. Todo esto hace parte del campo de la óptica geométrica, la cual se vale del rayo de luz para describir y deducir, algunas veces tan solo a partir de la experiencia y no con base en principios, fenómenos y leyes a partir de la geometría. La presente práctica pretende calcular la potencia de una lente definida en términos de la unidad correspondiente; la dioptría en una lente convergente, así como su distancia focal. La dioptría de una lente, expresada en metros, es el recíproco de la distancia focal. Así por ejemplo, una lente con f = 0,5 m tiene una potencia de 2 dioptrías, f = – 0,25 corresponde a – 4 dioptrías y así sucesivamente.
La práctica se hizo con un elemento luminoso el cual hacía de luz y de objeto al mismo tiempo, además, se utilizó una hoja de Excel con fórmulas para calcular con mayor precisión la distancia focal. Se aprovechó también la aplicación PhysicsSensor para realizar la regresión lineal con los datos obtenidos.
Procedimiento. 1. Medimos la distancia focal directamente de la lente enfocando una imagen, que por la distancia a la lente, puede tomarse en el infinito (los rayos inciden prácticamente paralelos). 2. Ubicamos el display a una distancia mayor a 20 cm de la lente, pues esta es la distancia focal teórica y punto de referencia para obtener una imagen enfocada dentro del rango de la mesa de trabajo. 3. Separamos la pantalla de la lente hasta que se forme una imagen enfocada del objeto y medimos tanto la distancia al objeto (s) como la distancia a la imagen (s’) sobre la pantalla. 4. Repetimos el paso 2 y 3 tomando otras cuatro medidas y pasamos los datos a la hoja de cálculo de Excel para luego graficarlos en PhysicsSensor en la opción regresión lineal.
Bobliografía y cibergrafía: Sears, Francis et al (2005). Física universitaria con física moderna. Volumen 2, Undécima Edición, Editorial Pearson. México. http://www.aepap.org/previnfad/Vision.htm
Resultados En el paso 3 descrito en el procedimiento separamos la pantalla de la lente hasta que se formó una imagen enfocada del objeto y luego medimos tanto la distancia al objeto (s) como la distancia a la imagen (s’) sobre la pantalla, las medidas halladas fueron siguientes:
N°
s (cm)
s’ (cm)
Imagen obtenida
1
-28
71,5
Real, invertida, mayor
2
-37
44,2
Real, invertida, mayor
3
-46
34,5
Real, invertida, menor
4
-55
31,8
Real, invertida, menor
5
-65
29
Real, invertida, menor
Y la altura de la imagen del display es de 1,5 cm
Ver anexo hoja de Excel: calculadora_recolección_datos_lente_convergente
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Representación gráfica de la formación de una imagen en una lente convergente
Recordemos que: 1 1 1 = + f s s'
De donde: f: foco de la lente s: distancia objeto – lente s’: distancia lente – imagen
Luego: 1 1 1 = − s' f s
Y f = 20 cm Para la primera medida tenemos que: 1 1 1 −1 = − = s ' − 20cm − 28cm 70cm ⇒ s ' = −70cm
Y el s’ hallado experimentalmente es: s’ = -71,5 cm
Luego, el aumento (A) está dado por:
A=
A=
A=
Tamaño de la imagen Tamaño del objeto Dis tan cia de la imagen Dis tan cia del objeto Ti s' = To s
−71,5cm ∴A = − = −2,55 − 28cm ∴= −A.s s ' = −2,55 ×1,5cm = −3,825
Y el valor experimental hallado del tamaño de la imagen es -4 cm |A| > 1 ⇒ Imagen Mayor A < 0 ⇒ Imagen invertida
⇒ Imagen real, invertida y mayor