Experimento: lentes delgadas

Autor: S. Gil y E. Rodríguez.
Fuente: Física re-creativa.

Para cursos “un poquito” avanzados. El objetivo de este experimento es el estudio de sistemas ópticos simples, la formación de imágenes por lentes convergentes y divergentes, imágenes virtuales y reales, así como la determinación de distancias focales de lentes convergentes y divergentes.
Una lente es un sistema óptico con dos o más superficies refractantes. Para realizar estos experimentos resulta útil, aunque no imprescindible, disponer de un banco óptico. El mismo consiste en un riel (con una escala graduada adosada a él) sobre el cual se pueden deslizar soportes que sostienen los elementos a usar: lentes, pantallas, fuentes de luz (objetos), diafragmas, etc. Como objeto se puede utilizar una pantalla translúcida con una abertura en forma de cruz (preferentemente con flechas que indiquen sin ambigüedad su orientación y de dimensiones conocidas), detrás de la cual se coloca una fuente luminosa. También se puede usar una lámpara eléctrica incandescente (una lamparita de faros de automóvil, con un filamento recto, por ejemplo, es adecuada) o bien una pequeña vela encendida.
Actividades involucradas en el experimento:
Usando una lente convergente, observar algún objeto y describir cualitativamente cómo se observa el mismo (¿la imagen es más grande, más pequeña o igual que el objeto mismo?, ¿la imagen es derecha o invertida?).
Describir cómo varían estas características al variar la distancia observador-objeto. ¿Varían estas imágenes al variar la distancia ojo-lente?
Una propiedad interesante de las lentes y otros sistemas ópticos, por ejemplo espejos, es la siguiente: Imaginemos que se tiene un objeto, por ejemplo una cruz o una vela, la cual, mediante una lente convergente, forma una imagen real sobre una pantalla. Sin hacer el experimento, predecir cómo variará la imagen si se cubre la mitad superior de la lente con una máscara opaca (que no permite el paso de la luz) y como será la imagen si se tapa la mitad izquierda. Realizar un diagrama ilustrando la forma del objeto y su imagen en cada caso. ¿Cómo será la imagen si ahora se cubre las tres cuartas partes superiores de la lente? Realizar el experimento y comparar las predicciones con las observaciones. ¿Cómo se explican estos resultados?
Se puede tratar de entender sus observaciones usando el principio de Fermat.
Otra propiedad interesante de las lentes puede apreciarse cubriendo la mitad superior de la lente con un filtro rojo y la mitad inferior con uno verde. Dos trozos de papel transparente de estos colores pueden servir de filtro o bien dos trozos de acrílico coloreados. Antes de hacer el experimento predecir lo que se observaría y luego realizar el experimento y discutir los resultados. ¿Se pueden explicar los resultados experimentales?
¿Cuál es la diferencia entre una imagen real y una imagen virtual? ¿Qué tipo de imagen es la que se observa en un espejo plano? ¿Y en uno cóncavo?
¿Qué tipo de imagen puede ser proyectada sobre una pantalla: una imagen real o una virtual? ¿Dónde debe ubicarse el objeto respecto de la lente para obtener una imagen que pueda observarse sobre una pantalla?

Contiene cálculos y fórmulas demostrativas.

Para descargar este experimento hacer clic aquí: http://www.mediafire.com/?93fa4622um8y11e