GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DE FÍSICA
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SOLUCIÓN

Fig.1

EXPERIMENTO CASERO DE ÓPTICA II

 

Medida de la distancia focal de una lente convergente por el método de los desplazamientos

 

INTRODUCCIÓN

 

Este experimento se ha diseñado para que sea realizado por el alumno en casa, utilizando materiales corrientes, los mismos que se han empleado en el experimento de óptica I.

Se trata de medir la distancia focal de una lupa comercial barata empleando el método de los desplazamientos.

 

FUNDAMENTO TEÓRICO   

 

En la figura 1 se tiene un esquema del dispositivo experimental

 

La lupa, esto es la lente convergente, se sitúa en la posición 1 y la imagen del objeto se recoge en la pantalla, siendo s1 la distancia objeto y v+d la distancia imagen.  Se dejan fijos el objeto y la pantalla y la lente se traslada a la posición 2,   de modo que en  la pantalla aparezca una imagen del mismo objeto para esta posición 2, ahora la distancia objeto es  s1+d y la distancia imagen v.

Aplicamos la  ecuación de las lentes convergentes para las dos posiciones  de la lente 1 y 2.

 

 

 

 

Veamos si   –s1 = v  satisface la ecuación (1)

 

 

Observamos que se cumple  que –s1 = v, decimos que el objeto y su imagen en la pantalla son conjugados

Sustituimos esta igualdad en la primera ecuación de las lentes

           

 

Según la ecuación (2) al representa en el eje de ordenadas   frente A 4D en el eje de abscisas se obtiene una línea recta cuya pendiente mide la distancia focal de la lente.

 

 

MATERIAL

 

Lupa como la  que se compran en tiendas de todo a cien y cuyo precio es alrededor de un euro

Linterna cilíndrica LED

Pantalla. La pantalla puede ser  un cartón doblado (nosotros hemos utilizado la cubierta posterior de un cuaderno).

Cinta métrica o metro de hule

Hojas de papel blanco

Lapicero

Cello

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MEDIDAS

 

Se colocan las hojas de papel pegadas a la mesa una tras otra. Por el centro  de ellas se traza una línea recta marcada con el lapicero y que sirve para colocar la linterna  alineada  con la lente.

En el experimento primero se coloca la lente en la posición (1) y se desplaza la pantalla hasta obtener una imagen en la pantalla. Sobre las hojas de papel blanco se marcan las posiciones  del  objeto , lente y pantalla .Luego se mueve la lente a una posición más alejada del objeto (los LED de la li linterna)   y no se mueven ni la pantalla ni la linterna .Se ajusta cuidadosamente la posición de la lente (2 de la figura 1)  hasta que aparezca la imagen nítida en la  pantalla. Se marca la posición  de la lente. Se miden las distancias d y D y se anotan sus valores en la tabla I.(primera serie)

Para la segunda serie de medidas se cambia la posición de la linterna  y la lente ocupa la posición (1) de la medida anterior. Se procede como anteriormente, con lo cual se obtienen nuevos   valores para d y D., los cuales se anotan en la tabla I (segunda serie de medidas)

El proceso se repite hasta obtener una serie de unas ocho medidas..

Se renuevan los papeles en blanco y se hace una segunda serie de medidas.

 Deben evitarse las medidas en las que la imagen  es mucho mayor que el objeto,  pues en estos casos se puede cometer un gran error al determinar la posición de la imagen.

Se recomienda trabajar con imágenes que no sean mayores que el doble del tamaño del objeto.

           

Tabla I (primera serie)

 

d/cm

20,0

24,9

 

 

 

 

 

 

 

 

D/cm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D2-d2

en cm2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4*D/cm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                              

Tabla I (segunda serie)

 

d/cm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D/cm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D2-d2

en cm2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4*D/cm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Con los datos de las dos tablas represente en abscisas 4 D y en ordenadas D2-d2. Determine la distancia focal de la lente

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fotografía 1

Imagen proporcionada por la lente  cuando se sitúa a una distancia s1  de la linterna. La imagen que aparece en pantalla es la de los LED de la linterna. Esta fotografía corresponde a la posición 1 de la figura

 

 

Fotografía 2

 

Imagen proporcionada por la lente cuando se sitúa a una distancia s1+d de la linterna. Esta fotografía corresponde a la posición 2 de la lente en la figura 1.En la fotografía 1 la imagen real es de mayor tamaño que en la fotografía 2.La linterna y la pantalla están situadas en el mismo lugar en las dos fotografías,  lo que se ha cambiado es la posición de la lente.