Ecuación de la lente delgada
El objetivo de este experimento es medir la distancia focal de una lente delgada utilizando la ecuación de los puntos conjugados. Con este método, solo es posible determinar la distancia focal de las lentes delgadas.
Lo que aprenden los alumnos
- La distancia focal de un sistema óptico es una medida de la intensidad con la que este concentra o dispersa la luz; una distancia focal más corta implica una mayor potencia óptica.
- Cuando el espesor de la lente es pequeño en comparación con el radio de curvatura, se aplica la aproximación de la lente delgada y el sistema puede describirse mediante la ecuación de la lente delgada
La base científica de este experimento
Supongamos que el grosor de la lente es pequeño en comparación con su curvatura. En el caso de lentes tan delgadas, el recorrido de la luz a través de la propia lente contribuye muy poco al cambio global en la dirección de los rayos de luz. Mediante la denominada «aproximación de la lente delgada», podemos describir matemáticamente las propiedades de una lente convergente con la conocida ecuación de la lente delgada.
La distancia focal f es positiva en las lentes convergentes y negativa en las divergentes. El valor 1/f se conoce como potencia óptica de la lente. La potencia de la lente se mide en dioptrías, que son unidades equivalentes a metros inversos (m−1).
Se dice que el punto objeto y el punto imagen de un sistema de lentes son puntos conjugados.
Equipo utilizado
- Plano inclinado con 3 terminales de vía diferentes — MEC-053
- Soporte para lentes y espejos de 50 mm de diámetro — OPT-003
- Deslizador para soporte — OPT-008
- Mesa Prism — OPT-010
- Juego de 4 lentes esféricas biconvexas (diámetro: 50 mm), f = +50, +100, +150, +200 mm — OPT-022
- Juego de siete diafragmas — OPT-004
- Rejilla metálica blanca, cuadrada de 140 mm, soporte de 10 mm de diámetro — OPT-011
- Soporte para portaobjetos y diafragmas — OPT-005
- Proyector con lámpara halógena de 12 V y 20 W — OPT-006
- Guía deslizante para proyectores — OPT-009
Preguntas para los alumnos
- Calcula la distancia de la imagen de un objeto de 5 cm de altura situado a 10 cm de una lente biconvexa cuya distancia focal es de 15 cm.
- ¿Qué podemos decir sobre la dirección del haz que atraviesa una lente convergente? ¿Y en el caso de una lente divergente?
- ¿Cuál es una aplicación famosa de las lentes, según tu experiencia cotidiana?
Realiza este experimento en tu clase
Este experimento forma parte de ATP Volta, un laboratorio científico móvil autónomo que convierte un aula normal en un laboratorio STEM en pleno funcionamiento, con más de 200 experimentos de física, química, biología, robótica e ingeniería. « Gali », el tutor de IA integrado en ATP Connect, guía a los alumnos en cada paso y responde a sus preguntas en la mesa de trabajo.
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