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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD DE APRENDIZAJE LABORATORIO FISICA IV PRACTICA 4 NOMBRE: CARLOS ABRAHAM GALLARDO TREVIÑO MATRÍCULA:1962995 CARRERA: INGENIERIA EN TECNOLOGIA DE SOFTWARE (ITS) MAESTRO: NORMA PATRICIA PUENTE RAMIREZ OBJETIVO: Uno de los principales dispositivos utilizados en diferentes equipos ópticos son las lentes. Una lente es cualquier dispositivo transparente limitado por dos superficies, al menos una de las cuales debe ser curva. Al pasar la luz por la lente ocurre el fenómeno de refracción en sus dos superficies, por lo cual la trayectoria de los rayos se desvía de su dirección original. Por ello las lentes se usan para cambiar las trayectorias de los rayos de luz y hacerlos converger en un punto o divergir desde un punto. Las lentes pueden fabricarse de diferentes materiales como vidrio (es el más empleado), plástico, agua o incluso aire. Las lentes se caracterizan de varias formas y utilizando diferentes magnitudes. Pueden clasificarse en convergentes (aquellas que hacen que los rayos paralelos que inciden sobre ella converjan en un punto) y divergentes (aquellas que provocan que los rayos paralelos se separan o divergen). Una lente de vidrio u otro material de mayor índice de refracción que el aire, situada en el aire será convergente si su espesor en el centro es mayor que en los bordes. Una lente divergente de vidrio en el aire tendrá en su centro menor espesor que en los bordes. Una característica fundamental de las lentes es su distancia focal (f), que es la distancia medida desde el centro de la lente hasta el foco. El foco o punto focal se define como el punto donde se unen (o parecen que se unen) los rayos que llegan paralelos a la lente. Asimismo, si se sitúa en el foco de la lente una fuente de luz puntual (de muy pequeñas dimensiones) la lente provoca que los rayos procedentes de esta fuente se convierten en paralelos. Las lentes se utilizan fundamentalmente para obtener imágenes de objetos. La distancia imagen (q) y la distancia objeto (p) se relacionan entre sí por la fórmula de las lentes que se puede escribir en la forma: donde f es la distancia focal de la lente. MARCO TEÓRICO: Las lentes son medios transparentes de vidrio, cristal o plástico limitados por dos superficies, siendo curva al menos una de ellas. Una lente óptica tiene la capacidad de refractar la luz y formar una imagen. La luz que incide perpendicularmente sobre una lente se refracta hacia el plano focal, en el caso de las lentes convergentes, o desde el plano focal, en el caso de las divergentes. En la fig. 01, se muestra un ejemplo de dicho comportamiento. Entre las características podemos mencionar lo siguiente. Las lentes convergentes son más gruesas en el centro que en los extremos, se representan esquemáticamente con una línea con dos puntas de flecha en los extremos. Y las lentes divergentes se caracterizan por ser más delgadas en la parte central que en los extremos. Se representan esquemáticamente por una línea recta acabada en dos puntas de flecha invertidas. Para aquellas lentes cuyo espesor es pequeño comparado con sus distancias focales y los radios de curvatura de las superficies refringentes. En la aproximación paraxial, los ángulos de desviación que sufre un haz de luz a través de la lente son pequeños. Esta situación se garantiza cuando el haz se propaga en la proximidad del eje de simetría de la lente. HIPÓTESIS: En esta actividad las lentes convexas formaron la imagen en la parte frontal y la lente cóncava en la parte trasera, la distancia focal será menor entre mayor sea el lente. Utilizaremos 2 lentes donde p y q es similar y así invertimos la flecha DESARROLLO: La práctica se desarrollará en dos ejercicios. En el primer ejercicio se utilizarán lentes cilíndricas y se determinará la distancia focal por el método gráfico. En el segundo ejercicio se utilizarán lentes esféricas y se determinará la distancia focal utilizando la fórmula de las lentes ya mencionada. Ejercicio # 1. Tome las dos lentes cilíndricas que tiene en su puesto de trabajo y observe sus características, su forma y el material del que están construidas. Reconozca cada lente y en discusión con su equipo de trabajo formule hipótesis acerca de: 1) ¿Serán convergentes o divergentes? 2) ¿Cuál de las lentes tendrá mayor distancia focal? Planifique un experimento que permita comprobar la validez de las hipótesis formuladas por su equipo de trabajo. Recuerde que se sugirió se utilizara un método gráfico para la determinación de la distancia focal en el caso de las lentes cilíndricas. Determine la distancia focal de cada una de las lentes que tiene su equipo y llegue a alguna característica general que le permita identificar cuál lente tiene distancia focal mayor o menor. Una vez localizado el punto focal de la lente pruebe a realizar el mismo ejercicio, pero con los dos rayos exteriores del iluminador. Observe sí coinciden los puntos localizados utilizando los dos rayos interiores y los dos rayos exteriores. Este es un fenómeno conocido como aberración esférica y en los sistemas ópticos se trata de eliminar utilizando diafragmas que limiten el ancho del haz de luz. Ejercicio # 2. Es necesario preparar el puesto de trabajo para la utilización de las lentes esféricas. Pídale a su profesor de laboratorio le indique lo que debe hacer para eso. Sitúe la lente esférica sobre los rieles con cuidado. Sitúe además la pantalla a cierta distancia. Una diapositiva debe colocarse delante de la fuente de iluminación. Esta diapositiva servirá como objeto en nuestro ejercicio. Moviendo la pantalla obtenga una imagen clara y nítida del objeto. La imagen debe verse correctamente (no estar borrosa) sobre todo que se vean bien los bordes. Observe las características de la imagen: • Si está invertida. • Si el tamaño es mayor o menor que la del objeto. Mida la distancia imagen (q) y la distancia objeto (p). Realice las mediciones varias veces para que esté seguro son correctas. Calcule la distancia focal (f) de la lente utilizando la fórmula de las lentes dada arriba de este material. Retire la pantalla y coloque la lente a una distancia del objeto aproximadamente dos veces mayor que la distancia focal de la lente. Mida la distancia objeto (p). Utilizando la fórmula de las lentes calcule a qué distancia de la lente debe estar situada la imagen o sea la distancia imagen (q). Esta distancia calculada será su hipótesis acerca de la posición de la imagen. Apague la fuente de iluminación y sin mover la lente coloque la pantalla a una distancia de la lente igual a la distancia imagen calculada por su equipo. Si sus cálculos fueron correctos al encender la fuente de iluminación debe aparecer una imagen nítida en esta pantalla. Encienda la fuente de iluminación y compruebe si realmente aparece la imagen. Concluya acerca de la validez de la hipótesis formulada como resultado del cálculo realizado y si realmente el valor de la distancia focal determinada anteriormente es correcto. CONCLUSIONES: § Concluya acerca de las características de las lentes en cuanto a su forma y su poder de convergencia, caracterizada por su distancia focal. R= Existen dos tipos de lentes, convergentes y divergentes. Existen varias formas de demostrar la convergencia o divergencia de estos lentes, por ejemplo, cuando tenemos una lampara podemos observar que la lente de donde sale la luz no es totalmente plana, tiene una cierta forma la cual ayuda a que la luz se plasme hacia todos los ángulos posibles, dándole de cierta forma dirección y que aparte abarquen mucho espacio. § ¿Cuál lente tiene mayor distancia focal,la que tiene mayor curvatura en las superficies o menor curvatura? R= La lente divergente tiene mayor distancia focal. § ¿Pudiera utilizarse una lente cuya forma fuera con dos superficies planas para enfocar un haz de luz? R= Si es posible, pero la imagen quedaría igual. § Pruebe a explicar por qué en los proyectores de diapositivas éstas deben colocarse en forma invertida para obtener una imagen derecha. R= Se colocan de esta manera ya que, al pasar una luz por una lente, hace que esta se refleje de manera invertida, debido a que la luz cambia de sentido.
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