GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DE FÍSICA
para imprimir(pdf)
volver a inicio
SOLUCIÓN

Fig.1

FOCAL DE UNA LENTE DIVERGENTE

 

FUNDAMENTO

 

Se trata de medir la distancia focal de una lente divergente. El esquema de la práctica es el de la figura 1.

 

La lente convergente L1 forma una imagen real I1. Si entre la lente L1 y la imagen I1 colocamos la lente divergente L2 resulta que la imagen I1 es objeto para la lente L2 que formará su imagen  real  I2.

Designamos  la distancia entre la lente L2 e I1 como u,   y la distancia entre la lente L2  e I2 como v, y aplicamos la ley de las lentes delgadas tenemos:

Midiendo ambas distancias se puede determinar la distancia focal f2 de la lente divergente. Como la lente L2 puede ocupar distintas posiciones ente L1 e I1  es posible obtener una serie de valores de las distancias u e v y operar con el conjunto de esas medidas.

 

   

 

Al representar u- v en el eje de abscisas frente a u v en el de ordenadas se obtiene un línea recta cuya pendiente es la distancia focal f2 de la lente divergente.

La lente L1 es un mero auxiliar en el experimento y no es preciso saber o determinar su potencia, basta que sea superior a la divergente.

 

El procedimiento experimental requiere obtener  con la máxima precisión posible las imágenes I1 e I2.

Este experimento está recogido en el libro Experimental Physics (second Edition) C.B.Daish y D.H. Fender.The English Universities Press Ltd. Nosotros intentamos repetir las medidas con un montaje experimental adecuado a un centro escolar de enseñanza media. Como foco luminoso una bombilla de filamento recto y  como objeto una flecha , las imágenes I1 e I2 se recogían en una pantalla (empleamos una pantalla opaca y una traslúcida).. El método falló totalmente,  ya que las posiciones de I1 e I2  no se podían precisar y los errores en u y v eran del orden de las propios valores de u y v.

A la vista de esta imposibilidad decidimos utilizar  en vez de la bombilla un láser que enviase rayos sobre las lentes.

Nota muy importante. La realización de este experimento requiere de manera ineludible la utilización de gafas de seguridad.

 

MATERIAL

Láser.

Gafas de seguridad

Banco óptico

Lente convergente L1

Lente divergente L2

Regla

Varilla de vidrio cilíndrica  (trozo de varilla maciza  del laboratorio de Química)

Red de difracción de 80 líneas/mm (opcional)                                

 

 

PROCEDIMIENTO

 

En la fotografía 1 se puede ver el dispositivo experimental

 

 

Fotografía 2

En esta fotografía se ve la posición de la lente cilíndrica (trozo de varilla maciza del laboratorio de Química)  justamente a la salida del rayo de luz del láser. En la fotografía también está la red de difracción que tal como se ha dicho no es necesaria y puede realizarse el experimento sin ella, pero la lente cilíndrica es imprescindible.

 

Fotografía 1.

A la salida de la luz del láser está colocado un trozo de varilla cilíndrico, que en esta fotografía casi no se ve, pero puede apreciarse en la fotografía 2. Solamente está colocada  la lente  convergente L1  y en la pantalla aparece una imagen amplia porque  la distancia entre la lente y la pantalla no es la adecuada para  concentrar los rayos. En el experimento puede prescindirse de la red de difracción. La lente L1, el láser y la red de difracción no se mueven durante el experimento.

 

Fotografía 4.

Aquí se ve que se ha colocado la lente divergente L2 entre L1 y la pantalla en la posición de la fotografía 3. Al colocar la lente divergente aparece en la pantalla una imagen  distorsionada  como la de la fotografía 1, esto es, varias rayas  porque ahora los rayos no están concentrados, hay que alejar la pantalla hasta encontrar la nueva posición de los rayos concentrados. En la fotografía esto se ha hecho. La distancia entre L2 y la nueva posición de la pantalla es el valor de v, que se anota en la tabla I.

 

 

Fotografía 3

Los componentes  de este experimento son los mismos que los de la fotografía 1,  pero ahora se ha movido la pantalla y se ha logrado concentrar los rayos del láser. Obsérvese atentamente la diferencia de los rayos del láser recogidos en la pantalla en las dos fotografías.

 

 

El modo de operar es el siguiente.

 

1)      Se coloca el dispositivo experimental tal como se observa en la figura 1  Puede prescindirse de la red de difracción. Ahora se desplaza la pantalla hasta lograr la concentración de los rayos tal como  se ve en la fotografía 3. Una vez logrado la concentración de los rayos no se mueve la pantalla.

 

2)      Ahora entre la lente L1 y la pantalla se coloca la lente divergente L2. Se mide la distancia entre la lente L2 y la pantalla. Y es el valor de u. Al colocar la lente L2 la concentración de los rayos en la pantalla desaparece. En la pantalla aparecen varias rayas como las de la fotografía 1.

 

3)      Se aleja la pantalla hacia la derecha hasta lograr de nuevo la concentración de los rayos. La fotografía 4 indica este proceso; se ha movido la pantalla y se ha encontrado la nueva posición donde los rayos se concentran. Se mide la distancia entre L2 y la pantalla y ese es el valor de v, que se anota en la tabla I.

 

 

 

 

4)      Siguiendo los pasos anteriores hemos obtenido el primer par de valores de u y v. Con los siguientes se sigue el procedimiento descrito. Se quita la lente L2 y se deja la lente L1 se acerca la pantalla a la lente hasta concentrar los rayos y a continuación se introduce la lente L2. Se mide u (distancia L2 pantalla.) Se aleja la pantalla hasta concentrar de nuevo los rayos y cuando se logre se mide v.

           

       5). Completar la tabla I

 

Tabla I

           

u/ cm

 

 

 

 

 

 

v/cm

 

 

 

 

 

 

u-v

 

 

 

 

 

 

uv

 

 

 

 

 

 

           

Represente u-v en el eje de abscisas frente a uv en el de ordenadas. Determine la distancia focal de la lente divergente L2.