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 III

 

Combinación de una lente convergente y un espejo plano

 

 

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.

En este experimento se producen tres efectos ópticos:1) La luz de la linterna viaja de izquierda a derecha e incide sobre la lente,  2) la luz que atraviesa la lente incide de izquierda a derecha sobre el espejo, 3) la luz  reflejada por  el espejo incide de derecha a izquierda de  nuevo sobre  la lente  y ésta  forma finalmente una imagen real e invertida del objeto que se sitúa a la izquierda de la lente, esto es, en la misma región que el objeto. En la figura 1 se ha esbozado un esquema de la marcha de los rayos.

 

 

O objeto

I imagen real invertida

L lente convergente

E espejo plano

s1<f  es la distancia de la lente L  al objeto que son los LED de la linterna.

s2 es la distancia de la lente a la imagen virtual que se formaría  del objeto

d es la distancia desde la lente al espejo

s3 es la distancia desde la lente a la imagen real final que se puede recoger en pantalla.

f es la distancia focal imagen de la lente L.

 

 

 

 

FUNDAMENTO TEÓRICO  

 

En la fotografía 1 aparece un montaje real del experimento.

 

 

Fotografía 1

L es la lente convergente, E el espejo plano. La luz llega a la lente de izquierda a derecha, los rayos  inciden  sobre el espejo donde se reflejan y vuelven a la lente para formar una imagen real  a su izquierda .  En esta fotografía la pantalla no se ve,  está a la izquierda de la linterna , tal como puede apreciarse en la fotografía 2.

 

 

1) La luz viaja de izquierda a derecha. La distancia focal imagen se encuentra a la derecha de la lente y es positiva. El objeto se coloca a una distancia menor que la distancia focal objeto de la lente.

 

Aplicamos la ecuación de las lentes  entre la posición objeto e imagen virtual

 

 

           

Esa  imagen  virtual es objeto virtual para el espejo con lo cual éste formará una imagen a su derecha  del mismo tamaño  y a una distancia s2+d.

Esta imagen es a su vez objeto virtual de nuevo para la lente, ahora la distancia a ella es s2 +2 d.;  finalmente se forma una imagen real a la distancia s3 a la izquierda de la lente.

Aplicamos la ecuación de las lentes pero hemos de tener en cuenta que la luz ahora incide de derecha a izquierda y  la distancia focal imagen de la lente se encuentra a su izquierda, pero como la luz incide de derecha a izquierda la distancia focal imagen es positiva.

 

 

 

En el experimento se coloca la lente a una distancia s1< f´, se miden las distancias s1, d y s3.

Se dan valores a f´ y  se calcula s2 mediante la ecuación (1). El valor numérico de s2+2 d se coloca en la ecuación (2) con signo negativo y s3  positivo. Se representa en la misma gráfica el primer miembro  y el segundo de la ecuación (2) frente a f´. Se obtienen dos curvas que se cortan en un punto,  ese punto es  la solución de f´´.

 

 

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

 

En el experimento dejamos como incógnita a medir la distancia focal f´, para ello colocamos el objeto a una distancia s1 que medimos; el espejo a una distancia d que medimos, recogemos la imagen real en una pantalla que está a una distancia s3 que también medimos.

Los distintos valores obtenidos se recogen en la tabla I.

 

                                              

Tabla I

 

s1/cm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d/cm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s3/cm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TRATAMIENTO DE LOS DATOS.

 

Con los datos de la tabla I se calcula el valor numérico de s2, que es negativo. Luego se aplica la ecuación (2) siendo s2+2d negativo y s3 positivo

 

En la gráfica aparecen dos curvas que se cortan en un punto que es la solución de f´. Es necesario utilizar una hoja de cálculo 

 

Con los distintos valores de f´ obtenidos se calcula el error  de f ´.

 

 

 

Fotografía 2

Es el mismo montaje que el de la fotografía 1,  aquí se observa la posición de la pantalla que está a la izquierda de la linterna

 

ALMACÉN

Composición de fuerzas con ventosas

Fuerzas paralelas

Ley de enfriamiento de un líquido

Imágenes en espejos planos que se cortan

Ley de Snell con alfileres

Prisma de agua

Análisis de hilos conductores.Ley de Ohm

Máximo de una función (Potencia de un generador)

Ondas estacionarias transversales propagándose por una cuerda

Investigando con el péndulo bifilar

Investigando la relación entre el volumen evacuado por una bureta y el tiempo empleado

Péndulo Compás

Medida de la longitud de onda de la luz emitida por un puntero láser

Magnitudes directamente proporcionales

Construcción de un cronovibrador casero

Aplicación del cronovibrador: medida de la aceleración de la gravedad mediante la caída libre

Magnitudes inversamente proporcionales

Experimentos con una rueda de construcción casera

Calibrado de un espectroscopio y medida de longitudes de onda

Relación aproximada carga-masa del electrón

Movimiento parabólico

Lentes convergentes

Manómetro

Aproximación a la fuerza ejercida por la presión atmosférica

Ley de Boyle-Mariotte

Principio de Arquímides 1

Densidad de líquidos

Empuje y densidad

Acción y reacción.Medida cuantitativa aplicando el Principio de Arquímides

Condensadores. Parte I

Condensadores.Parte II

Condensadores.Parte III

Condensadores.Parte IV

Condensadores.Parte V

Condensadores.Parte VI

Verificación de la fórmula F=ma

Condensadores.Parte VII

Rendimiento de un calorímetro 1

Rendimiento de un calorímetro 2

Medida aproximada del índice de refracción del agua

Medida del calor específico de una tuerca

Ley de Boyle con tubo de Mariotte(Práctica individual)

Ley de Boyle con tubo de Mariotte(Práctica colectiva)

Ley de Snell

Ángulo límite

Imágenes virtuales en lentes divergentes

Límite de rotura de un hilo

Varilla pivotada

Lente de agua

Péndulo sector

Circuitos 1

Circuitos 2

Circuitos 3

Circuitos 4

Circuitos 5

Circuitos 6

Circuitos 7

Circuitos 8

Voltaje máximo en corriente alterna

Focal de una lente convergente

Lente gruesa

Circuitos 9

Imanes 1

Imanes 2

Impedancia

Péndulo compuesto

Lentes convergentes combinadas

Combinación de lentes

Circuito sorprendente de corriente alterna

Descarga entre condensadores I

Descarga entre condensadores II

Varilla girando en el aire

Impedancias 2

Circuito de corriente alterna con motor

Focal de una lente divergente

Cicloide acelerada

Un experimento con integración numérica

Óptica casera I

Óptica casera II

Resistencia interna de voltímetros

Carga y descarga de un condensador mediante una gran resistencia

Carga y descarga simultánea de uncondensador

Puente de Wheatstone

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