Formación de Imágenes
I. Objetivos: Observar la variación en la formación de la imagen de un objeto al pasar la luz a través de una lente delgada, al ir variando las distancias entre el objeto y la lente, analizando la relación existente entre estas distancias.
II. Fundamentación Teórica:
Antes de estudiar la trayectoria de los rayos a través de una lente, hay que definir los elementos de esta.
· Lente esférica: se le lama así, si las caras de la lente tienen curvatura esférica, estas parecerían un corte de una esfera.
· Centro de curvatura. Como las caras tienen curvatura esférica, este seria el centro de dicha esfera.
· Centro óptico. Es un punto interior de la lente que esta en la línea que une los centros de curvatura tiene la propiedad de que todo rayo que pase por el no sufre desviación.
· Eje principal. Es la recta que pasa por el centro óptico y los centros de curvatura.
· Eje secundario. Es cualquier recta que pasé por el centro óptico.
· Focos. Puntos sobre el eje principal por donde pasan los rayos luminosos(o sus prolongaciones), después de incidir sobre la lente paralelamente al eje principal. Vienen representados por las letras F y F’. En las lentes convergentes, el foco se define como el punto situado en el eje principal donde convergen todos los rayos luminosos después de refractarse en la lente.
· Distancia focal. Es la distancia existente entre el centro óptico y el foco. Se representa por f.
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IV. Reglas de seguridad
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No se deben manosear los elementos ópticos, las huellas dañan el equipo y causan errores durante el experimento.
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V. Procedimiento experimental
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Colocar el equipo como se muestra en la figura, ahora enciende la fuente de luz y desliza acercando o alejando la lente (convexa) del objetivo de flecha cruzada, como necesites para poder enfocar la imagen en la pantalla.
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VI. Análisis y presentación de resultados
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VI. Preguntas
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· Basada en la ecuación fundamental ¿que le sucedería a d1 si tú aumentas d0 cada vez mas?
· ¿Están tus resultados de acuerdo con la ecuación fundamental de las lentes?, ¿Si no a qué atribuyes las discrepancias?
· ¿Para que distancias objeto-lente fue imposible enfocar la imagen en la pantalla?
· ¿en que casos la imagen es amplificada ó reducida?
· ¿Es invertida la imagen? ¿siempre en que situaciones?
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VII. Segundo experimento.
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Reacomode el equipo como se muestra en la figura. Los rayos incidentes deben ser paralelos al eje óptico del espejo.
Punto Focal.
Ajusta la posición del lente de rayos paralelos de forma que se tengan rayos paralelos sobre el tablero.
Usando la técnica de trazado de rayos mide la distancia focal F.L. del espejo cilíndrico cóncavo y la distancia focal del espejo cilíndrico convexo.
Coloca la fuente de luz y la lente de rayos paralelos para que los rayos se crucen en un punto sobre la mesa de rayos como se muestra en la figura siguiente. Este punto de intersección, te puede usar como un objeto. Coloca el lado convexo del espejo para que su punto focal este coincidiendo con el punto en donde los rayos se cruzan. De acuerdo con esta posición del espejo, los rayos son reflejados y en realidad no se cruzan.
Quita el lente de rayos paralelos. Coloca la rejilla, el tablero y el espejo tan lejos como sea posible de la fuente de luz. Orienta el espejo de manera que los rayos incidan en la parte cóncava.
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Análisis y presentación de resultados
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Describe los rayos reflejados cuando un objeto virtual es situado en el punto focal del espejo convexo.
A que distancia se forma la imagen. ¿Cual es tu procedimiento para medir esta distancia?
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VI. Preguntas
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· ¿Dónde se forma la imagen de la fuente de luz?
· ¿Cómo varía la posición de la imagen cuando el espejo se acerca al filamento?
· ¿Se forma una imagen cuando la distancia entre el filamento y el espejo es menor que la distancia focal del espejo? Si es así, ¿De qué tipo?
· Usando la cara convexa del espejo, ¿Se podría obtener una imagen real de la fuente de luz? Si es así, ¿cómo?
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VIII. Tercer experimento
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Aumento e Inversión
En el plano del tablero el filamento de la fuente de luz actúa como una fuente puntual. Para observar el aumento y la inversión se requiere de una fuente extendida. Como se muestra en la figura siguiente dos posiciones del filamento de la fuente de luz pueden usarse para definir una flecha imaginaria de altura h0. Pero para mayor claridad en el punto, se usarán 3, uno en la cola, otro en el centro y por último en la punta (serán tres posiciones en lugar de 2)
Coloca el filamento en la cola de la flecha, luego en lo que sería el centro y por ultimo la punta, para cada posición localiza la imagen. El aumento se determina por el cociente de h1 que es la altura de la imagen de la flecha entre h0 que es la altura de la flecha.
Mide el aumento para diferentes distancias entre la fuente de luz y el espejo.
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Análisis y presentación de resultados
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Cuantitativamente, ¿Cómo depende el aumento de la distancia entre el objeto y el espejo?
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Preguntas
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¿Es una imagen invertida?, ¿Depende la inversión de la localización del objeto?
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Localización de la imagen para lentes
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Ubicamos la lente de rayos paralelos a una distancia de la fuente de luz igual al foco de esta lente para obtener rayos paralelos sobre la tabla de rayos. Ajusta el lente cilíndrico para que su superficie plana sea perpendicular a los rayos incidentes y además el rayo central pase a través de la lente sin desviarse.
Realiza los experimentos 1, 2 y 3 para esta lente.
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Localización de la imagen para un espejo esférico.
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Si cortamos una tira delgada a lo largo de cualquier diámetro de un espejo esférico, el resultado es una aproximación muy cercana a lo que seria un espejo cilíndrico delgado. Con esta perspectiva no es sorpresa que las imágenes formadas con espejos esféricos muestran muchas de las mismas propiedades que las imágenes formadas con espejos cilíndricos. Arma el equipo como se muestra en la figura, con la cara cóncava del espejo orientado hacia la fuente de luz. La pantalla deberá colocarse solo a la mitad del riel así la luz del filamento alcanzara el espejo.
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Análisis y presentación de resultados
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De acuerdo al experimento 1 realiza el experimento para el espejo esférico y llena la siguiente tabla
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Preguntas
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- ¿Están tus resultados en completo acuerdo con la ecuación fundamental de las lentes?, ¿si no, a que le atribuyes las diferencias?
Imágenes virtuales
¿En que caso tenemos imágenes virtuales?
En la parte previa a este experimento se evaluamos la ecuación fundamental de las lentes solo para el espejo cóncavo y solo para los casos en los cuales la imagen real era enfocada entre el espejo y el objeto. Sin embargo cuando el objeto es colocado entre el espejo cóncavo y su punto focal, se forma una imagen virtual. Las imágenes virtuales pueden también ser formadas usando un espejo esférico convexo.
Encuentra teórica y experimentalmente la distancia imagen.
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