Practica 4-Óptica Geométrica (Parte 1 Características de las lentes) PDF

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UNIVERSIDAD NACIONALAUTONOMA DE MEXICOFACULTAD DE ESTUDIOSSUPERIORES CUAUTITLÁNLABORATORIO DE FÍSICA DE ONDASREPORTE DE LA PRÁCTICA:4-ÓPTICA GEOMÉTRICA (PARTE I CARACTERÍSTICAS DE LASLENTES)ALUMNO: SALGADO CARMONA ALBERTO(Práctica realiza en pareja con Hernandez Reyes María Fernanda)Grupo:1301CPROFE...

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

LABORATORIO DE FÍSICA DE ONDAS

REPORTE DE LA PRÁCTICA: 4-ÓPTICA GEOMÉTRICA (PARTE I CARACTERÍSTICAS DE LAS LENTES)

ALUMNO: SALGADO CARMONA ALBERTO (Práctica realiza en pareja con Hernandez Reyes María Fernanda)

Grupo:1301C

PROFESOR: Arriaga Morales Baruch

PRÁCTICA No. 4 ÓPTICA GEOMÉTRICA (PARTE I CARACTERÍSTICAS DE LAS LENTES)

CUESTIONARIO PREVIO. 1.- Defina la óptica geométrica. La óptica geométrica es la parte de la Física que estudia, mediante leyes geométricas sencillas, los cambios de dirección que experimentan los rayos de luz en la reflexión y la refracción se basa en una serie de nociones y principios fundamentales a partir de los cuales puede deducirse el comportamiento de distintos instrumentos ópticos a los que estamos acostumbrados, como gafas, cámaras fotográficas, telescopios, espejos, o el propio ojo humano. 2.- Defina: a) Una lente divergente- S  on aquellas cuyo espesor va disminuyendo de los bordes hacia el centro. En este tipo de lentes, todo rayo que pase paralelamente principal, al refractarse se separa como si procediera de un foco principal. Las lentes divergentes forman imágenes virtuales de los objetos. b) Una lente convergente-Son aquellas cuyo espesor va disminuyendo del centro hacia los bordes. En este tipo de lentes, todo rayo que pase paralelamente al eje principal, al refractarse se junta en su foco. Las lentes convergentes forman imágenes reales de objetos. 3.- Explique y dibuje cómo se forma: a) Una imagen real-es aquella que se forma cuando tras pasar por el sistema óptico, los rayos de luz son convergentes. Esta imagen no la podemos percibir directamente con nuestro sentido de la vista, pero puede registrarse colocando una pantalla en el lugar donde convergen los rayos. b) Una imagen virtual- es aquella que se forma cuando, tras pasar por el sistema óptico, los rayos divergen. Para nuestro sentido de la vista los rayos parecen venir desde un punto por el que no han pasado realmente. La imagen se percibe en el lugar donde convergen las prolongaciones de esos rayos divergentes. 4.- Defina:

a) Distancia objeto: Cuando el objeto está del mismo lado de la superficie reflectante o refractiva que la luz entrante, la distancia de objeto s es positiva; en caso contrario, es negativa. b) Distancia imagen: Cuando la imagen está del mismo lado de la superficie reflectante o refractiva que la luz saliente, la distancia de imagen s´ es positiva; en caso contrario, es negativa. c) Foco: Es el punto donde convergen los rayos de luz originados desde un punto en el objeto observado.  Aunque el foco es conceptualmente un punto, físicamente el foco tiene una extensión espacial, llamada círculo borroso. Este enfoque no ideal puede ser causado por aberraciones ópticas en la imagen. En ausencia de aberraciones de importancia, el menor círculo borroso posible es el disco de Airy, el cual es causado por difracción de la apertura del sistema óptico. Las aberraciones tienden a hacerse peores en la medida en que aumenta el diámetro de la apertura, mientras que el disco de Airy es menor en aperturas grandes. d) Distancia (punto) focal: Es  la distancia entre el centro óptico de la lente y el foco (o punto focal). La inversa de la distancia focal de una lente es la potencia, y se mide en dioptrías.

5.- Mencione la ecuación de lentes delgadas y defina sus parámetros. La ecuación fundamental de las lentes delgadas, también conocida como ecuación del fabricante de lentes o ecuación del constructor de lentes, es una igualdad que relaciona la distancia a la lente del objeto y de la imagen con los índices de refracción de la lente y del medio en el que se encuentra según, en este caso si se encuentra en el aire será:

Donde: ● n : Índice de refracción de la lente ● s , s' : Son las distancias del objeto y la imagen respectivamente al origen O  , situado en el centro de la lente. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el

metro (m). Según el criterio DIN de signos, que usamos, son negativas cuando están delante de la lente y positivas detrás ● R1 y R2 : Son los radios de curvatura de la primera y de la segunda superficie refractara de la lente respectivamente. Su unidad de medida en el S.I. es el metro (m)

6.- Defina amplificación lateral (aumento lateral), su fórmula y tabla de signos. Se llama aumento lateral la relación entre el tamaño de la imagen y la del objeto: Aumento lateral = y' / y Podemos establecer una relación matemática para calcularlo, utilizando posiciones e índices de refracción.

Aplicando la ley de Snell al rayo que va de B a B', y que forma con el eje principal (que en este caso también es normal) los ángulos d, d': n sen d = n' sen d'

OBJETIVOS. I. Clasificar las características de lentes delgadas: convergentes y divergentes.

II. Determinar experimentalmente la distancia focal de una lupa (lente convergente) y el aumento lateral. MATERIAL Y EQUIPO. • 1 Lupa. 1 Vela. • 1 Caja de cerillos. 1 Pantalla blanca. (Hoja blanca de papel) • 1 Flexómetro. 1 Masking tape. DESARROLLO. I.- OBSERVACIÓN DE LA DISTANCIA FOCAL PARA LENTES CONVERGENTES Y DIVERGENTES. I.1.- Lentes Convergentes. Video 2 (Lentes Convergentes) https://www.youtube.com/watch?v=7BQnCyutdWs&t=7s&ab_channel=amlacasta a) Arme el dispositivo que se muestra en la figura 4.10 c) Coloque el centro de la lente convergente en el origen del eje x-y. d) Coloque el colimador de tal manera que la salida sea de 3 haces, el haz central del colimador debe entrar en el eje óptico (centro de la lucita) de la lente. e) Apague la luz y observe la dirección de los rayos y el foco. NOTA: PARA SUSTITUIR ESTE PROCEDIMIENTO SE UTILIZARÁ UN SIMULADOR DE LA PLATAFORMA PHET 1.- ¿La distancia focal de la convergencia es positiva o negativa? Es positiva en el eje de las ordenadas, aunque adelante del punto de convergencia los rayos se dispersan hacia ambas direcciones del eje de las abscisas. 2.- Dibuje o fotografíe lo observado indicando dirección de los rayos y ubicación del foco. I.2.- Lentes Divergentes Video 3 (Lentes Divergentes)

https://www.youtube.com/watch?v=7BQnCyutdWs&t=7s&ab_channel=amlacasta f) Arme el dispositivo que se muestra en la figura 4.11 Fig. 4.11.- Lentes divergentes. g) Cambie la lente convergente por la divergente en el disco óptico cuidando que su eje óptico (centro de la lucita) coincida con el origen del eje x-y de la hoja h) Apague la luz y observe la dirección de los rayos y el foco. NOTA: PARA SUSTITUIR ESTE PROCEDIMIENTO SE UTILIZARÁ UN SIMULADOR DE LA PLATAFORMA PHET 3.- ¿La distancia focal de la lente divergente es positiva o negativa? Es positiva en el eje de las ordenadas. 4.- Dibuje o fotografíe lo observado indicando dirección de los rayos y ubicación del foco. 5.- De acuerdo con lo observado en el punto 1 y 3, explique qué lente invertirá una imagen:

La lente convergente; los rayos emitidos cambian de dirección cuando llegan al punto de convergencia 6.- Realice la actividad anterior con una lente de algún familiar y determine el tipo de lente que se trata. Anexe sus evidencias en el siguiente recuadro.

II. APLICACIÓN DE LAS LENTES. La figura 12 muestra una aplicación de las lentes para corregir problemas de visión. Fig. 4.12.- Corrección de problemas de visión. Video 4 (Corrección de problemas de visión) https://www.youtube.com/watch?v=7BQnCyutdWs&t=7s&ab_channel=amlacasta 7.- Investigue con qué tipo de lentes se corrige la presbicia. III.- CLASIFICACIÓN DE LENTES DELGADAS. III.1.- Determinar experimentalmente la distancia focal de una lupa (lente convergente) y el aumento lateral. i) Arme el dispositivo mostrado en la figura 4.13 j) Coloque la vela (objeto) frente a la lupa y posteriormente la pantalla lo más alineadas que sea posible, encienda la vela y apague las luces, mueva la vela hacia atrás o hacia delante de tal manera que pueda observar una imagen en la pantalla. k) Si es necesario puede mover la lupa y/o la pantalla para localizar una posición que dé lugar a una imagen nítida. l) Mide las distancia objeto So (distancia del objeto a la lente) y la distancia imagen Si. (distancia de la lente a la pantalla). m) Con mucho cuidado mida la altura Y de la flama de la vela (objeto) y la altura Y´ de la (imagen) proyectada en la pantalla y anote sus resultados en la tabla.

So

30 cm

Si

79 cm

Distancia

Imagen

focal

pantalla

21.74 cm

Invertida

en la Y

2 cm

Y’

-6 cm

M=

M=

-Si/So

Y’/Y

-2.63

-3

IV.-DISTANCIA  FOCAL DE UNA LENTE CONVERGENTE 4.1. ¿Qué concluye al respecto a la imagen? Se puede obtener una imagen de mayor tamaño a la original, pero con la imagen invertida V.- AUMENTO O AMPLIFICACION LATERAL (M) DEL OBJETO. 10.- De acuerdo a las últimas dos columnas del aumento lateral (M), explique si existe diferencia entre los resultados obtenidos. Existe diferencia debido a que en ambos procedimientos para obtener el aumento lateral, además de que los valores no son exactamente los mismos, pero si tienen cercanía con décimas de diferencia. 11.- CONCLUSIONES Las lentes suelen distorsionar los rayos de luz que pasan a través de ellos, y con ello, la imagen reflejada. Las lentes convergentes invierten los rayos de luz que pasan a través de ellos y hacen que la imagen se amplifique de manera proporcional a la distancia en la que se encuentran del objeto, pero de manera invertida. Mientras que las lentes divergentes suelen amplificar la imagen sin invertirla....