GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DE FÍSICA
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DISTANCIA FOCAL  DE UNA LENTE CONVERGENTE

INTRODUCCIÓN

A un experimento de Física, para clasificarlo como bueno, dedicado a la enseñanza elemental de esta materia, se le exigen varias  condiciones. la primera que sea cuantitativo, la segunda que se empleen materiales sencillos y la tercera que no exija condiciones especiales de seguridad para el operador.

Quizás el experimento que aquí proponemos posee  las características anteriores.

 

MATERIAL

Lupa /s de las que se compran en tiendas de todo a cien y cuyo precio es alrededor de un euro

Metro de hule

Plastilina

Pantalla. La pantalla puede ser una madera de poco espesor, o madera de balsa, a la que se pega un folio de papel blanco.

Foco luminoso

Flecha realizada a mano sobre una madera de poco espesor. La flecha lleva unos  hilos cruzados, los cuales  ayudan  localizar correctamente la imagen en la pantalla.

En la figura 1 se muestran los materiales utilizados por nosotros.

Figura 1

El foco luminoso que hemos empleado procede de un equipo comercial y su luminosidad es suficiente para que se pueda medir sin necesidad de apagar la luz del laboratorio. En nuestro  experimento, es fundamental para realizar las fotografías. Si no se dispone de ese foco puede sustituirse por una linterna o incluso por una vela, si bien, sobre todo con la vela, el experimento exige oscurecer el lugar de trabajo.

 MEDIDAS

Las figuras 2a y 2b  indican la disposición del experimento

Figura 2a

Figura 2b

La primera se ha hecho con el foco apagado para observar el objeto (flecha), la segunda se ha hecho con el foco encendido para obtener la imagen en la pantalla.

 

La posición del objeto (flecha) se mantiene constante en todo el experimento. La posición de la lupa se cambia en cada medida y en consecuencia  también la de la pantalla.

La ecuación de las lentes delgadas es:

 (1)

 

Siendo s1 la distancia entre la lente y el objeto, s2 la distancia entre la lente y la pantalla (donde está la imagen) y la distancia focal imagen de la lente (lupa).

De la anterior ecuación se deduce

 (2)  

Si el tamaño del objeto es y,  y el de la imagen  y´, se verifica la relación.

 (3)

La forma de operar es la siguiente:

 

Primera parte

El objeto se coloca en una posición sobre el metro de hule  y se anota esa posición  Lo, la lente se coloca en otra posición Ll. Se busca la imagen más clara en la pantalla y se anota la posición de ésta  sobre el metro de hule Lp.

Ll-Lo es el valor absoluto de s1, que en la formula (1) se toma como negativo.

Lp-Lo es el valor absoluto de s2, que en la formula (1) se toma como positivo.

Se mantiene la posición L1 y se cambian Lo y Lp y de este modo se obtiene distintas medidas.

 

Segunda parte

Mida ahora s1 , s2 y el tamaño de la imagen en mm.

 

 

TRATAMIENTO DE LOS DATOS

Según la ecuación (1) al representar 1/s2 en el eje de ordenadas frente a 1/s1 en el eje de abscisas se obtiene una recta cuya ordenada en el origen es el inverso de la distancia focal imagen de la lente.

Según la ecuación (2)  al representar s1*s2 en el eje de ordenadas frente a s1-s2 en el eje de abscisas se obtiene una recta cuya pendiente  es la distancia focal imagen de la lente.

Al representar s2 en el eje de ordenadas frente a s1 en el eje de abscisas se obtiene una curva que tiene una asíntota  para la distancia focal y que separa la gráfica en dos zonas : para s1 mayor que la distancia focal las imágenes son reales , para s1 menor que la distancia focal son virtuales.

Según la ecuación (3) al representar , en el eje de ordenadas, frente a s2/s1 en el eje de abscisas se obtiene una línea recta cuya pendiente es el tamaño del objeto. Como el objeto puede medirse directamente se calcula  el error cometido pro este procedimiento.

 

Haga las tres representaciones gráficas.

 

SOLUCIÓN