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
_____________
Representación gráfica de la formación de una imagen en una lente
convergente
Recordemos que:
De donde:
f: foco de la lente
s: distancia objeto – lente
s’: distancia lente – imagen
Luego:
Y f = 20 cm
Para la primera medida tenemos que:
Y el s’ hallado experimentalmente es: s’ = -71,5 cm
Luego, el aumento (A) está dado por:
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