Universidad Nacional Autnoma de Mxico

Facultad de Estudios Superiores Cuautitln

Qumica Industrial 2016 I

Laboratorio de Fsica de Ondas Grupo 1301-D

INFORME DE TRABAJO

PRACTICA 4: PTICA GEOMTRICAPTICA

INTRODUCCINLa ptica geomtrica desarrolla el estudio de la formacin de imgenes mediante rayos luminosos. En todos los casos, los rayos de luz provenientes de un punto de un objeto se desvan por reflexin o refraccin de tal forma que convergen haca, o parecen divergir respecto a un punto denominado punto imagen.

Las imgenes formadas por reflexin y refraccin son utilizadas en muchos aparatos de uso cotidiano entre ellos las cmaras fotogrficas, los anteojos, los microscopios y telescopios.

El dispositivo ptico ordinario es la lente, que tiene dos superficies esfricas muy prximas ente s, razn por la cual se denominan lentes delgadas.

Las lentes convergentes (figura 4.1) son ms gruesas por el centro que por el borde, y concentran (hacen converger) en un punto los rayos de luz que las atraviesan. A este punto se le llama foco (F) y la separacin entre l y la lente se conoce como distancia focal (f).

Las lentes divergentes (figura 4.2) son ms gruesas por los bordes que por el centro, hacen divergentes (separan) los rayos de luz que pasan por ellas.

En una lente divergente los rayos parecen proceder del punto F. A ste punto se le llama foco virtual. En las lentes divergentes la distancia focal se considera negativa.

La ecuacin de la lente delgada puede usarse tanto para lentes divergentes como para convergentes, esta ecuacin es:

El conocimiento de la distancia focal (f) nos permitir calcular la distancia imagen (Si) a partir de un valor conocido de la distancia objeto (So), y viceversa. El aumento amplificacin lateral (M) es la relacin entre el tamao de la imagen (yi) y el tamao del objeto (yo), o bien, la relacin entre la distancia imagen (Si) y la distancia objeto (So).

FORMACIN DE IMGENES:

Cuando es posible proyectar la imagen formada decimos que se trata de una imagen real, y si no la podemos proyectar la denominamos imagen virtual.Las formaciones de imgenes por una lente convergente a diversas distancias de objeto son:1.- Objeto situado en el doble de la distancia focal.La imagen es real, invertida y de igual tamao y aparece en el doble de la distancia focal.

2.- Objeto situado entre una y dos veces la distancia focal. La imagen es real, invertida y mayor que el objeto.

3.- Objeto situado en el foco. La imagen se forma en el infinito.

4.- Objeto situado entre la lente y el foco. La imagen es virtual, derecha y de mayor tamao (figura 4.7).

Para una lente divergente (figura4.8) las imgenes que se forman son siempre virtuales, derechas, menores y situadas entre el foco y la lente.

La potencia de una lente es la inversa de su distancia focal (f) y se mide en dioptras, si la distancia focal est dada en metros entonces una dioptra es igual a 1m-1.

En la figura 4.8 se observa que la lente 2 tiene menor distancia focal que la lente 1, por lo tanto la lente 2 tiene mayor potencia que la 1.

MATERIAL Y EQUIPO 1 Fuente de luz blanca. 1 Colimador. 1 lente convergente de lucita 1 lente divergente de lucita 5 Lentes (50, 150, 300, -150 y -300). 1 Riel. 1 Pantalla blanca. 1 Flexmetro. 1 vernier 1 hoja milimtrica

DESARROLLOI.- LENTES CONVERGENTESa) Arme el dispositivo que se muestra en la figura 4.8

b) Coloque una hoja milimtrica (con un eje x-y marcado a lo largo y ancho de sta, como se muestra en la figura 4.8) en el disco graduado.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 ptico (centro de la lucita) de la lente.e) Apague la luz y observe la direccin de los rayos y el foco.

1.- Dibuje lo observado

2.- Anote la distancia del foco. f= 42 m

II.- LENTES DIVERGENTESf) Arme el dispositivo que se muestra en la figura 4.9

g) Cambie la lente convergente por la divergente en el disco ptico cuidando que su eje ptico (centro de la lucita) coincida con el origen del eje x-y de la hoja.h) Apague la luz y observe la direccin de los rayos y el foco.

3.- Dibuje lo observado.

4.- Anote la distancia del foco. f= _____44___m

5.- De acuerdo a lo observado en el punto 1 y 3 Cul lente invertir una imagen?Convergente

III.- CLASIFICACIN DE LENTES DELGADAS.

i) Arme el dispositivo mostrado en la figura 4.1 (las distancias en sta no son las reales):

j) Coloque la fuente de luz blanca sobre el riel (al inicio), el colimador con la figura de la flecha (objeto) pegado a la fuente de luz blanca. Coloque la pantalla al final del otro extremo del riel.k) Llene la tabla 4.1, tomando en cuenta lo siguiente:

- Coloque las lentes negativas correspondientes (una a la vez) sobre el riel desplazndola (tambin puede mover la pantalla) para localizar la posicin que da lugar a imgenes ntidas.- Una lente divergente tiene una distancia focal.- Las imgenes deben verse ntidas en cada uno de los eventos.- Mida la longitud de la imagen (yi) con el vernier.- So es la distancia objeto (distancia del objeto a la lente)- Si es la distancia imagen (distancia de la imagen a la pantalla)- Figura.- Es la imagen de la direccin de la flecha en la pantalla.Tabla 4.1

Lente (mm)FiguraTipo de lenteSo (mm)Si (mm)yi (mm)

CovergenteDivergente

75 0.923.30.3

150 2.63.20.25

l) Llene la tabla 4.2, tomando en cuenta lo siguiente:

- Para las lentes positivas, cuando tome los datos del evento 1, desplace la lente y/o la pantalla para localizar la posicin que da lugar a una imagen ntida. Para el evento 2, NO MUEVA LA PANTALLA, nicamente desplace la lente hasta obtener la segunda imagen ntida.- Una lente convergente tiene dos distancias focales.- Las imgenes deben verse ntidas en cada uno de los eventos.- Mida la longitud de la imagen (yi) con el vernier.- So es la distancia objeto (distancia del objeto a la lente).- Si es la distancia imagen (distancia de la imagen a la pantalla).- S01 y S02.- Son la distancia objeto del evento 1 y 2 respectivamente.- Si1 y Si2.- Son la distancia imagen del evento 1 y 2 respectivamente.- yi1 y yi2.- Son la longitud de la imagen del evento 1 y 2 respectivamente.- Figura.- Es la imagen de la direccin de la flecha en la pantalla.

Tabla 4.2

Lente (mm)FiguraTipo de lenteSO(mm)Si(mm)Yi(mm)

ConvergenteDivergente

75 0.50.80.2

5.81.6

150 0.41.90.2

4.80.3

-150 0.40.60.2

5.91

6.- Atendiendo a los resultados de la tabla 4.1 y 4.2, explique sus observaciones al realizar el cambio de lentes con respecto a la imagen inicial.

Respecto a los resultado de la tabla 4.1 la imagen que va desde el punto focal era ms ntida (pero pequea) en la tabla 4.2 en una de las situaciones la distancia de la imagen, mientras que en la tabla 4 la distancia y el tamao de la figura iba en aumento.

IV.- DISTANCIA FOCAL DE UNA LENTE CONVERGENTEConsiderando el experimento, para una distancia d dada (distancia del objeto a la pantalla), la ecuacin de las lentes puede expresarse como:

El que esta ecuacin sea de segundo grado en correspondiente a ambas posiciones de la lente, para las que se forma una imagen en la pantalla.

7.- De acuerdo a los datos de la tabla 4.2, calcule (por medio de la ecuacin 2) las distancias focales para las lentes convergentes y anote sus resultados en la tabla 4.3, significa que hay dos valores (S0 y S01 S02).Lentes (mm)

750.307x

1500.330x

-1500.24x

8.- Compare los valores de la tabla 4.3, con el indicado en la lente utilizada. Qu concluye al respecto?Es divergente, debido a que la imagen cada vez se va haciendo ms grande, razn por la cual no se logr obtener algunos datos porque la imagen ms ntida se encontraba fuera de los lmites del laboratorio.IV.- AUMENTO LATERAL O TRANSVERSAL 9.- De acuerdo a los datos de la tabla 4.2, calcule el aumento lateral (MT) para las lentes convergentes y anote sus resultados en la tabla 4.4.Lentes

750.1251.6

1500.664.75

-1500.21.5

10.- Qu concluye respecto a los resultados obtenidos en la tabla 4.4?

VI.- LENTES CONVERGENTES COMPUESTAS.m) Arme el dispositivo de la figura 4.11, coloque la fuente de luz blanca sobre el riel, enseguida el colimador con la figura de la flecha (objeto). Coloque la pantalla a 70 cm del colimador.n) Coloque la lente convergente de 150 mm a una distancia d del colimador. Esta distancia d es la distancia del objeto a la lente de 150mm y tiene que ser menor que su distancia focal (menor a 150 mm).o) Coloque la lente convergente de 300 mm cerca de la pantalla.

p) Sobre el riel desplace NICAMENTE LA LENTE DE 300 mm hasta obtener una imagen ntida.

1.362.00.125

12.- Qu concluye respecto a los resultados obtenidos en la tabla 4.3?Los datos sirven para determinar la capacidad del aumento lateral de lente., que a su vez est relacionado con la potencia del lente.La funcionalidad de este tipo de lentes es ms apropiada para el cercamiento de objetos a una distancia considerable. Su aplicacin se encuentra en lentes y telescopios etc.13.-Calcule la potencia de ambas lentes por medio de:

Potencia = ______1.23____dioptras.15.- CONCLUSIONESEst practica nos brinda mucha informacin sobre las caractersticas de lentes convergentes y divergentes. Por el cual las imgenes reales y virtuales son creadas por el tipo de lente adecuado en su punto de reflexin o refraccin. Con la posibilidad de ser aplicados en la produccin de aparatos de proyeccin, lentes (anteojos, microscopios etc.)Bibliografa(1) Fsica Conceptos y Aplicaciones; Paul E. Tippens; Mc Graw Hill, 7a Edicin.(2) Fsica Vol I, Resnick, Grupo Editorial Patria.5a edicin.(3) Fsica para Ciencias e Ingeniera, Vol. I; Giancoli; Pearson, 4a Edicin.(4) ptica; Eugene Hecht; Pearson, Addison Wesley; 3a Edicin.(5) Fsica Fundamentos y Aplicaciones, Vol. II; Robert M. Eisberg; Mc Graw Hill, 4aEdicin