Discos

Lentes muy fáciles de elaborar*

Serafín Pérez Delgado

 
 
Es muy probable que los profesores de física tengan que explicar en algún momento los principios básicos de la óptica geométrica y no cuenten con  lentes convergentes y divergentes. En este trabajo les propongo construir dos lentes ópticas con una botella desechable.
Historia
Muchos sucesos naturales se fuerondescubriendo por personas observadoras. Hubo un gran matemático, físico e inventor griego llamado Herón de Alejandría que vivió en el siglo I; él adivirtió que en la naturaleza los procesos que involucraban un trabajo utilizan la menor cantidad de energía posible; su descubrimiento derivó en el llamado principio del mínimo. Este principio sostiene que cuando una partícula se desplaza de un lugar a otroutiliza la distancia más corta.
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En el siglo I. Egipto estaba bajo el dominio de Grecia.
La Ciudad de Alejandría reunía algunos de los grandes sabios de la época.

Tuvieron que transcurrir dieciséis siglos para que el matemático francés Pierre de Fermat (1601-1665) demostrara que el principio del mínimo de energía también está presente en la refracción de la luz. Por él sabemos quela trayectoria real que sigue un rayo de luz entre dos puntos es aquella en la que emplea un tiempo mínimo para recorrerla.
La velocidad a que viaja la luz depende del medio que esté atravesando; en un medio vacío viaja a máxima velocidad, pero dentro de un diamante, por ejemplo, viajará más lento. En general, la velocidad de la luz es menor en sustancias de mayor densidad. Cuando un haz deluz pasa de un medio a otro sufre modificaciones. Parte de la luz se refleja (reflexión) al incidir sobre la superficie del segundo medio y parte penetra cambiando de trayectoria (refracción). Este cambio de trayectoria se debe al cambio de velocidad de la luz.
De acuerdo al ángulo con que la luz incide sobre la superficie del segundo medio, tendrá un ángulo de refracción particular. Si elángulo de refracción es de 90º, desaparece el rayo refractado; a ese ángulo se le conoce como ángulo crítico. Si aumenta el ángulo de incidencia, la luz comienza a reflejarse íntegramente.
Ese fenómeno se conoce como reflexión total. Entre mayor es el índice de refracción, mayor es la reflexión total interna. Tal vez valga la pena mencionar un acontecimiento muy interesante que es la reflexión totalde un diamante, que permite observar la luz viajando en muchísimas direcciones.
La fibra óptica es una aplicación de la reflexión total. Es una fibra de vidrio, larga y fina en la que la luz en su interior choca con las paredes en un ángulo superior al crítico por lo que la energía se transmite casi sin perderse. Los espejismos son un fenómeno de reflexión total.
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[pic]Refracción ordinaria
Refracción en el ángulo crítico
Reflexión total

Una aplicación muy importante de la reflexión y refracción de la luz se encuentra en las lentes con que enfocamos algún objeto.
Una lente es un medio transparente limitado por dos superficies curvas. Una onda incidente sufre dos refracciones al pasar a través de la lente, una al entrar y otra al salir. Por su forma, y porla forma en que se comportan al ser atravesadas por un rayo de luz pueden ser convergentes y divergentes.
Las lentes convergentes son más gruesas por el centro que por los extremos, mientras que las divergentes son más gruesas por los extremos que por el centro.
Actividad
El propósito de este trabajo es ofrecer una forma de construir una lente convergente y una divergente utilizando unabotella de medio litro, desechable y transparente.
Materiales
.Una botella de medio litro de plástico transparente
.Un marcador para plástico
.Una navaja
.Una regla
.Unas tijeras de punta
.Una cubierta de plástico para encuadernar
.Plastilina
.Agua
.Linterna
Procedimiento
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. Tome la botella, quite la etiqueta que la cubre y retire el...