Edad Media

Física Aplicada: Técnicas Experimentales Básicas

PRÁCTICA Nº 25
LENTES Y SISTEMAS DE LENTES


OBJETIVO:

Estudiar la formación de imágenes mediante una lente convergente. Medida de la distancia focal de una lente delgada convergente y de una divergente.



MATERIAL:


Banco óptico provisto de fuente de iluminación, soportes deslizantes y pantalla. Lentes convergente ydivergente. Objeto.


FUNDAMENTO TEÓRICO:

Una lente es un sistema óptico constituido generalmente por un cristal limitado por dos superficies esféricas, y que tiene la propiedad de formar imágenes de objetos. La imagen de un objeto producida por una lente depende de muchos factores, como puede ser la iluminación del objeto, el tamaño del mismo, el material constituyente de la lente(índice de refracción), las características geométricas de la lente (espesor y radios de curvatura de cada una de sus caras). Las lentes con las que vamos a trabajar en esta práctica se considerarán delgadas, es decir, que su espesor se puede despreciar en comparación con el tamaño de los radios de curvatura de sus superficies externas. Además, nuestras lentes van a estar sumergidas en aire[1], puestoque el medio que rodea a la lente por ambas caras va a ser el aire.


Desde el punto de vista de la formación de imágenes, las lentes delgadas quedan caracterizadas por un parámetro llamado distancia focal, que permite hacer cálculos sobre la posición y el tamaño de los objetos e imágenes a través de la lente.
[pic]

Figura 1



Consideremos un objeto O (ver figura 1)situado a una distancia a de una lente delgada L. Esta lente formará una imagen del objeto O' a una distancia a' cumpliéndose la relación:

[pic] [1]


donde a = distancia de la lente al objeto
a' = distancia de la lente a la imagen
f' = distancia focal de la lente

Esta expresión es válida siempre que los ángulos con los que se trabaja en el sistema óptico sean pequeños(en nuestro caso, gran distancia del objeto a la lente con respecto a su tamaño y pequeñas aberturas). Cuando esto suceda, diremos que estamos trabajando en el dominio de la Óptica Paraxial. Para hacer uso de la fórmula [1], debemos tener en cuenta los siguientes indicaciones o criterios:


a) La distancia objeto a será positiva si el objeto está situado en el mismo lado de lasuperficie de donde provienen los rayos incidentes. En caso contrario, la distancia al objeto será negativa.

b) La distancia imagen a’, será positiva si la imagen está situada en el mismo lado de la superficie en el que está la luz emergente de dicha superficie. En caso contrario, la distancia ala imagen será negativa. Si a’ es negativa, la imagen será virtual.

c) Un radio R será positivosi el centro de curvatura está en el mismo lado de la superficie que la luz emergente. En caso contrario, el radio esnegativo. El signo de la distancia focal f , viene determinado por el de los radios.

d) El aumento m, será positivo para una imagen derecha y negativo para una imagen invertida.

Veamos algunos ejemplos sencillos que pueden aclaran los conceptos de real (objeto eimagen) y virtual (objeto e imagen):
1) Una cámara fotográfica consta, básicamente, de una lente delgada que forma la imagen de un objeto (real) en una pantalla o película fotográfica (también real).
2) Si nos miramos en un espejo, éste formará una imagen de nuestro rostro (objeto real) que será virtual (los rayos parecen provenir de detrás del espejo), no siendo posible recoger dichaimagen, por ser virtual, en una pantalla.
3) La imagen de un objeto dada por un espejo puede servir a su vez de objeto (dependiendo de la experiencia realizada) para una lente delgada, siendo por tanto para ésta un objeto real. Hay que tener en cuenta que en los ejemplos con espejos la expresión [1] no es válida y debe sustituirse por:
4)
[pic]


donde a =...