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.
Lentes convergentes
Existen principalmente tres tipos de lentes convergentes:
Biconvexas: Tienen dos superficies convexas
Planoconvexas: Tienen una superficie plana y otra convexa
Cóncavoconvexas (o menisco convergente): Tienen una superficie ligeramente concava y otra convexa
Las lentes convergentes son más gruesas por el centro que por el borde, y concentran (hacen converger) en un punto los rayos de luz que las atraviesan. A este punto se le llama foco (F) y la separación entre él y la lente se conoce como distancia focal (f).
Observa que la lente (2) tiene menor distancia focal que la (1). Decimos, entonces, que la lente (2) tiene mayor potencia que la (1).
La potencia de una lente es la inversa de su distancia focal y se mide en dioptrías si la distancia focal la medimos en metros.
Las lentes convergentes se utilizan en muchos instrumentos ópticos y también para la corrección de la hipermetropía. Las personas hipermétropes no ven bien de cerca y tienen que alejarse los objetos. Una posible causa de la hipermetropía es el achatamiento anteroposterior del ojo que supone que las imágenes se formarían con nitidez por detrás de la retina.
Si las lentes son más gruesas por los bordes que por el centro, hacen diverger (separan) los rayos de luz que pasan por ellas, por lo que se conocen como lentes divergentes.
Lentes divergentes
Existen tres tipos de lentes divergentes:
Lentes bicóncavas: Tienen ambas superficies cóncavas
Lentes planocóncavas: Tienen una superficie plana y otra cóncavas
Lentes convexocóncavas (o menisco divergente): Tienen una superficie ligeramente convexa y otra cóncava
Si miramos por una lente divergente da la sensación de que los rayos proceden del punto F. A éste punto se le llama foco virtual.
En las lentes divergentes la distancia focal se considera negativa.
La miopía puede deberse a una deformación del ojo consistente en un alargamiento anteroposterior que hace que las imágenes se formen con nitidez antes de alcanzar la retina. Los miopes no ven bien de lejos y tienden a acercarse demasiado a los objetos. Las lentes divergentes sirven para corregir este defecto.
Formación de imágenes:
Si tomas una lente convergente (seguro que las tienes en el laboratorio de tu centro) y la mueves acercándola y alejándola de un folio blanco que sostienes con la otra mano, comprobarás que para una cierta distancia se forma una imagen invertida y más pequeña de los objetos que se encuentran alejados de la lente. Cuando es posible proyectar la imagen formada decimos que se trata de una imagen real, y si no la podemos proyectar la denominamos imagen virtual.
Las lentes convergentes, para objetos alejados, forman imágenes reales, invertidas y de menor tamaño que los objetos
En cambio, si miras un objeto cercano a través de la lente, observarás que se forma una imagen derecha y de mayor tamaño que el objeto.
Para objetos próximos forman imágenes virtuales, derechas y de mayor tamaño.
Intenta hacer lo mismo con una lente divergente y observarás que no es posible obtener una imagen proyectada sobre el papel y que al mirar a su través se ve una imagen derecha y de menor tamaño que los objetos.
Las imágenes producidas por las lentes divergentes son virtuales, derechas y menores que los objetos
tomado de: https://www.educaplus.org/luz/lente1.html
Puedes ver todo esto usando el simulador : http://www.educaplus.org/game/laboratorio-de-lentes
ejercicios de aplicación
1. La lente convergente de un proyector de diapositivas, que tiene una distancia focal de +15 cm, proyecta la imagen nítida de una diapositiva de 3,5 cm sobre una pantalla que se encuentra a 4 m de la lente. ¿A qué distancia de la lente está colocada la diapositiva? ¿Cuál es el tamaño de la imagen formada en la pantalla?
Solución:
Datos: f’ = +15 cm; y = 3,5 cm
Ecuaciones de la lente:
Evidentemente la imagen de la diapositiva se proyecta sobre una pantalla situada a 4 m por el otro lado de la lente por tanto: s’ = 4 m.
Distancia de la diapositiva a la lente:
Tamaño de la imagen:
O, también:
La diapositiva está un poco más alejada de la lente que el foco y su imagen es mayor e invertida.
Construcción gráfica (objeto detrás del foco):
El rayo que llega paralelo al eje, se desvía pasando por el foco imagen (f’). El rayo que llega pasando por el foco objeto (f), se desvía saliendo paralelo al eje. La intersección de ambos rayos, después de atravesar la lente, determina la imagen.
Naturaleza de la imagen: La imagen es real, invertida y mayor que el objeto como se puede observar en la figura, coincidiendo con los resultados hallados analíticamente.
2. Se dispone de una lente divergente de 10 cm de distancia focal. Determina gráfica y analíticamente las características de la imagen que forma un objeto situado a:
a) 15 cm
b) 7,5 cm.
Solución:
Datos: f’ = –10 cm (lente divergente)
Ecuaciones de la lente:
a) Dato: s = –15 cm
Construcción gráfica de la imagen (objeto detrás del foco):
El rayo que llega paralelo al eje, sale como si pasara por el foco imagen (f’). El rayo que llega como si pasara por el foco objeto (f), sale paralelo al eje. La intersección de ambos forma la nueva imagen. Naturaleza de la imagen: virtual, derecha y menor que el objeto.
En los casos que la figura es virtual, hay que tener cuidado en la construcción gráfica pues la imagen se forma donde se corta la prolongación de los rayos después de pasar por la lente (figura anterior), nunca donde se cortan un rayo antes de pasar por la lente y la prolongación del otro después de pasar por ella, como se puede ver en la siguiente figura.
Posición de la imagen:
Tamaño de la imagen:
O, también:
Naturaleza de la imagen:
La imagen formada es virtual (s’<0), derecha (A>0) y de menor tamaño que el objeto (ïAï<1), coincidiendo con los resultados hallados gráficamente.
Conclusión: La imagen se encuentra a 6 cm de la lente, en el mismo lado que el objeto y su tamaño es 0,4 veces mayor y está derecha (virtual).
b) Dato: s = –7,5 cm
Construcción gráfica de la imagen (objeto delante del foco):
El rayo que llega paralelo al eje, sale como si pasara por el foco imagen (f’). El rayo que llega como si pasara por el foco objeto (f), sale paralelo al eje. La intersección de ambos forma la nueva imagen. Naturaleza de la imagen: la imagen es virtual, derecha y menor que el objeto.
Posición de la imagen:
Tamaño de la imagen:
O, también:
Naturaleza de la imagen:
La imagen formada es virtual (s’<0), derecha (A>0) y de menor tamaño que el objeto (ïAï<1), coincidiendo con los resultados hallados gráficamente.
Conclusión: La imagen se encuentra a 4,3 cm de la lente, en el mismo lado que el objeto y su tamaño es 0,57 veces mayor y está derecha (virtual).
ejercicios de aplicación
1. La lente convergente de un proyector de diapositivas, que tiene una distancia focal de +15 cm, proyecta la imagen nítida de una diapositiva de 3,5 cm sobre una pantalla que se encuentra a 4 m de la lente. ¿A qué distancia de la lente está colocada la diapositiva? ¿Cuál es el tamaño de la imagen formada en la pantalla?
Solución:
Datos: f’ = +15 cm; y = 3,5 cm
Ecuaciones de la lente:
Evidentemente la imagen de la diapositiva se proyecta sobre una pantalla situada a 4 m por el otro lado de la lente por tanto: s’ = 4 m.
Distancia de la diapositiva a la lente:
Tamaño de la imagen:
O, también:
La diapositiva está un poco más alejada de la lente que el foco y su imagen es mayor e invertida.
Construcción gráfica (objeto detrás del foco):
El rayo que llega paralelo al eje, se desvía pasando por el foco imagen (f’). El rayo que llega pasando por el foco objeto (f), se desvía saliendo paralelo al eje. La intersección de ambos rayos, después de atravesar la lente, determina la imagen.
Naturaleza de la imagen: La imagen es real, invertida y mayor que el objeto como se puede observar en la figura, coincidiendo con los resultados hallados analíticamente.
2. Se dispone de una lente divergente de 10 cm de distancia focal. Determina gráfica y analíticamente las características de la imagen que forma un objeto situado a:
a) 15 cm
b) 7,5 cm.
Solución:
Datos: f’ = –10 cm (lente divergente)
Ecuaciones de la lente:
a) Dato: s = –15 cm
Construcción gráfica de la imagen (objeto detrás del foco):
El rayo que llega paralelo al eje, sale como si pasara por el foco imagen (f’). El rayo que llega como si pasara por el foco objeto (f), sale paralelo al eje. La intersección de ambos forma la nueva imagen. Naturaleza de la imagen: virtual, derecha y menor que el objeto.
En los casos que la figura es virtual, hay que tener cuidado en la construcción gráfica pues la imagen se forma donde se corta la prolongación de los rayos después de pasar por la lente (figura anterior), nunca donde se cortan un rayo antes de pasar por la lente y la prolongación del otro después de pasar por ella, como se puede ver en la siguiente figura.
Posición de la imagen:
Tamaño de la imagen:
O, también:
Naturaleza de la imagen:
La imagen formada es virtual (s’<0), derecha (A>0) y de menor tamaño que el objeto (ïAï<1), coincidiendo con los resultados hallados gráficamente.
Conclusión: La imagen se encuentra a 6 cm de la lente, en el mismo lado que el objeto y su tamaño es 0,4 veces mayor y está derecha (virtual).
b) Dato: s = –7,5 cm
Construcción gráfica de la imagen (objeto delante del foco):
El rayo que llega paralelo al eje, sale como si pasara por el foco imagen (f’). El rayo que llega como si pasara por el foco objeto (f), sale paralelo al eje. La intersección de ambos forma la nueva imagen. Naturaleza de la imagen: la imagen es virtual, derecha y menor que el objeto.
Posición de la imagen:
Tamaño de la imagen:
O, también:
Naturaleza de la imagen:
La imagen formada es virtual (s’<0), derecha (A>0) y de menor tamaño que el objeto (ïAï<1), coincidiendo con los resultados hallados gráficamente.
Conclusión: La imagen se encuentra a 4,3 cm de la lente, en el mismo lado que el objeto y su tamaño es 0,57 veces mayor y está derecha (virtual).
tomado de: http://www.elsaposabio.com/fisica/?p=6192
Actividad: Representa cada situación
gráficamente.
1.
Mediante una lente convergente se
obtiene una imagen real a 30 cm de la misma. ¿Cuál será su distancia focal si
el objeto está colocado a 45 cm?
2. ¿A
qué distancia de una lente convergente está colocado un objeto que da una
imagen real a 18 cm, si la distancia focal es de 12 cm?
3. La
distancia focal de una lente convergente es de 15 cm. ¿A qué distancia estará
la imagen de un objeto colocado a 22 cm?
4. ¿A
qué distancia de una lente convergente, cuya distancia focal es de 12 cm, debe
colocarse un objeto para que la imagen esté al doble de la distancia
objeto-imagen?
5.
Se dispone de una lente divergente de 12
cm de distancia focal. Determina gráfica y analíticamente las características
de la imagen que forma un objeto situado a:
a.
20 cm
b.
b. 5 cm
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