Óptica geométrica Guía

Resumen

El experimento de formación de imágenes con lentes convexas es uno de los más clásicos en óptica geométrica. Al cambiar la distancia desde el objeto (generalmente una vela) a la lente, podemos observar imágenes con diferentes propiedades. Este experimento tiene como objetivo ayudarte a resumir cómo la relación entre la distancia del objeto y la distancia focal determina las propiedades de la imagen.

Antecedentes

Conceptos clave

Fórmulas y derivación

Pasos del experimento

1. 1

   Explorar condiciones para una imagen real reducida

   Establece la distancia focal $f=35\text{cm}$. Arrastra la vela a $u=80\text{cm}$ (es decir, $u > 2f$). Observa la imagen detrás de la lente a la derecha. ¿La imagen está invertida o derecha? ¿Está ampliada o reducida?
2. 2

   Encontrar imagen real del mismo tamaño

   Ajusta la posición de la vela para que la distancia del objeto sea exactamente igual al doble de la distancia focal ($u = 2f = 70\text{cm}$). Observa si el tamaño de la imagen es exactamente el mismo que el del objeto. Observa el valor de la distancia de la imagen $v$ en este momento.
3. 3

   Explorar imagen real ampliada

   Continúa moviendo la vela más cerca de la lente para que esté entre una distancia focal y dos distancias focales ($f < u < 2f$). Observa el cambio en la imagen. Encontrarás que la imagen se vuelve ____, y la distancia de la imagen $v$ se vuelve ____.
4. 4

   Observar punto sin formación de imagen

   Coloca la vela en el foco ($u = f = 35\text{cm}$). Observa los rayos refractados, encontrarás que son paralelos entre sí. ¿Todavía puedes ver una imagen clara en la pantalla en este momento?
5. 5

   Explorar imagen virtual ampliada

   Mueve la vela dentro del foco ($u < f$). En este momento, no hay convergencia de luz en el lado derecho, pero aparece una convergencia de línea virtual en el lado izquierdo. Este es el principio de funcionamiento de una lupa. ¿La imagen está derecha o invertida en este momento?

Resultados del aprendizaje

• Dominar los tres casos típicos de formación de imágenes con lentes convexas y sus condiciones de aplicación
• Comprender cómo cambian continuamente la distancia de la imagen y el tamaño de la imagen cuando cambia la distancia del objeto
• Ser capaz de realizar cálculos cuantitativos simples utilizando la fórmula de formación de imágenes de lentes
• Aclarar la diferencia esencial entre imágenes virtuales y reales en la evolución del camino óptico

Aplicaciones reales

• Cámara: Cuando $u > 2f$, forma una imagen real invertida y reducida
• Proyector: Cuando $f < u < 2f$, forma una imagen real invertida y ampliada
• Lupa: Cuando $u < f$, forma una imagen virtual derecha y ampliada
• Telescopio/Microscopio: Realiza imágenes ampliadas de objetos distantes o microscópicos mediante la combinación de múltiples conjuntos de lentes

Errores comunes

Lectura adicional

• Wikipedia - Lente