4_Manual P9100-4GS Optica

8/18/2019 4_Manual P9100-4GS Optica

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UTILIZACIÓN DE LAS PIEZAS DEL EQUIPO DE ÓPTICA

Fig.1 MODELO DE PROYECTOR DE DIAPOSITIVAS

BANCO ÓPTICO (fig. 1)Está formado por dos tramos: de -8 a 42 cm, y de 42a 92 cm, que se pueden ensamblar para formar unriel de un metro sobre el que se pueden deslizar los jinetes.El ensamblaje se realiza situando la placa metálicaen los registros correspondientes de los perfiles yapretando con los tornillos (1,1) que hay en losextremos de cada tramo, ver fig. 1.El banco se sitúa siempre con el cero a la izquierda,que es el sentido convencional de la luz en Optica.

LÁMPARA DE EXPERIMENTOS (fig. 2)Tiene dos diafragmas con aberturas distintas, una encada extremo: una circular (2,1) y la otra rectangular(2,2). Estos diafragmas pueden retirarse de la

carcasa de la lámpara, pero no pueden colocarsecambiados ya que estas aberturas permiten a lalámpara usarse en dos tipos de experimentosdistintos. Cada diafragma tiene una guía a modo deportadiapositivas.El montaje de la lámpara depende del tipo deexperimenteo: a) con el banco óptico y, b) para elestudio de marcha de rayos.

a) Uso de la lámpara con el banco óptico. Normalemente la lámpara se coloca al principio delbanco, (fig.1) con un jinete con tornillo (1´3), unavarilla de 10 cm (1´7), colocada en el taladro de 10mm de diámetro (2´4) y que ajusta en el taladro(2´5). La distancia entre el eje de esta varilla y elfilamento de la bombilla (2´8) está indicado por los

extremos de las flecha impresas en la carcasa (---50mm---). La posición de la lámpara se fija con lostornillos del jinete y la lámpara (2´6). Esta lámpara secoloca por su abertura circular, en la que se puedenponer diapositivas, filtros y diafragmas.

b) Uso de la lámpara para el estudio de marchade rayos. –Se trabaja con la lámpara sobre la mesa;si queremos dibujar los rayos se coloca una hoja depapel, en la que trazamos, previamente, el ejeóptico, haciendo uso de un regla. Cada rayo seindica, marcando dos puntos y, después de retirar lalámpara, se unen con una recta, por medio de unregla.Para estos experimentos la luz de la lámpara salepor la abertura rectangular; ésta tiene dos posiciones

de trabajo: una para luz divergente y otra para luzparalela.

i) Para luz divergente: la luz de filamento pasalibremente por la abertura rectangular; cada rayoparte radialmente del filamento. Su montaje segúnfig. 3 a.ii) Para luz paralela: la luz pasa a través de la lentecilíndrica, colocada a la distancia focal del filamento,por lo que los rayos del filamento salen paralelosentre sí. Montaje según la fig. 3 b.

Fig. 2 ESTUDIO DE LA LÁMPARA DEEXPERIMENTOS

Las bornas de 4 mm (2´11) permiten la conexión a lafuente de alimentación de 12 V de cc o ca.La bombilla se cambia quitando el diafragma frontalcircular. Hay dos versiones de bombilla: una defilamento recto, OSRAM 12V-18W n K15608; y laotra de filamento puntual, bombilla halógena 12V-20W de dos patillas, (se aconseja que no se toquecon los dedos, por ello para cambiarla se manipularácon un paño o con la misma bolsita de repuesto).Las aberturas de ventilación son los taladros (2´9) ylas ranuras (2´10).

LÁMPARAS ENCHUFABLES (fig. 4)Se colocan en los portalentes, procurando que elfilamento de la bombilla quede vertical. La bombilla

de repuesto es de 12V-10W.


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JINETESPermiten proporcionar y deslizar las piezas ópticasen el banco, facilitando su medida. Permiten que secoloque unos obre otros para posicionar en altura

las piezas del equipo. Son de tres tipos: a) conranura, b) con tornillo, y c) sencillos.a)Jinetes con ranura (1,2): fijan la pantalla blancasobre el banco facilitando su posición con el índice,también puede servir para colocar ésta fuera delbanco.

b)Jinetes con tornillo (1,3): sirve para fijar una varillaal banco, como: la de la lámpara de experimentos, elmodelo tierra-luna, la mesa para prismas. La señalnos permite tomar medidas sobre el banco.c)Jinetes para lentes (1,4): posicionan las lentes enel banco, por medio de sus portalentes. La señalindica el frontal del portalentes, que coincide con elcentro óptico de la lente en el caso de la lente consoporte f = +50, que se usa para colmar los rayos de

la lámpara. En el caso de las otras lentes, hay queenchufarlas por detrás del portalentes para que estamarca nos indique la posición del centro óptico.

Fig.4 MONTAJE DE LAS LÁMPARASENCHUFABLES

PORTALENTES (figs. 1 y 4)Son los soportes de lentes (1,5), lámparasenchufables (4,7), portadiapositivas (1,6), filtroscromáticos y espejos esféricos.

SOPORTES DE FILTROS POLAROIDES

Son los mismos portalentes que les ha previstos deun círculo graduado de cinco en cinco grados, sobreellos se montan los filtros polarizadores. La

Fig. 3 bFig. 3 a

graduación nos permite conocer el ángulo girado porla luz polarizada.

PORTADIAPOSITIVAS (fi g. 1,6)Permite colocar diapositivas y diafragmas , cuyasdimensiones sean de 50x50 mm. Se puedenenchufar en los portalentes, en las lámparasenchufables, en las lentes y en los filtros cromáticos.

PIEZAS PARA LA MARCHA DE RAYOSPermiten estudiar la marcha de rayos, se usan con lalámpara de experimentos con la aberturarectangular, con diafragma de ranuras o sin ellos.Consta de un conjunto para el estudio de larefracción y otro para el estudio de la reflexión.El primer conjunto consta de siete piezas: un cuerposemicircular para el estudio de la ley de Snell; unmodelo trapezoidal, que permite el estudio de enlámina plano-paralela; un prisma rectangular

isósceles, para el estudio del prisma, y un par desecciones de lentes plano-cóncavas y un par deplano-convexas, que permiten el estudio de larefracción en las lentes.El conjunto para el estudio de la reflexión, consta deun espejo plano sobre taco, para el estudio de lasleyes de reflexión en los expejos planos y un espejocon tornillos.

Fig. 5 ESPEJO CON TORNILLOS

El espejo con tornillos (fig. 5) es una placa especulardeformable que nos permite el estudio de los espejoscóncavos y convexos . Para realizar un modelo deespejo cóncavo, se sueltan los tornillos y se aprietacon los dedos por los extremos, de forma que laparte especular quede hacia dentro, se vuelven aapretar los tornillos y la deformación quedará

permanente; en el caso del espejo convexo, sehacelo mismo pero procurando que la curvaturaquede hacia fuera.


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ÍNDICE DE EXPERIENCIAS DE ÓPTICA

1. PROPAGACIÓN DE LA LUZ

0 1.2 LA LUZ SE PROPAGA EN LÍNEA RECTA0 1.3 LUZ Y SOMBRA

0 1.4 SOMBRA Y PENUMBRA0 1.5 FASES DE LA LUNA0 1.6 ECLIPSE DE SOL Y DE LUNA0 1.7 CÁMARA OSCURA0 1.8 FOTÓMETRO

2. REFLEXIÓN DE LA LUZ

0 2.1 LA LUZ SE REFLEJA EN LOS ESPEJOS0 2.2 IMÁGENES EN UN ESPEJO PLANO0 2.4 REFLEXIÓN EN EL ESPEJO CÓNCAVO0 2.5 IMAGEN DE UN PUNTO EN EL ESPEJO CÓNCAVO0 2.5.1 IMÁGENES EN UN ESPEJO CÓNCAVO

0 2.7 CONSTRUCCIÓN DE IMÁGENES EN EL ESPEJO CONVEXO0 2.8 IMAGEN DE UN PUNTO CON EL ESPEJO CONVEXO0 2.8.1 IMAGEN DE UN ESPEJO CONVEXO

3. REFRACCIÓN DE LA LUZ

0 3.2 LA LUZ SE DESVÍA AL PASAR DE UN MEDIO A OTRO. REFRACCIÓN0 3.3 LA REFRACCIÓN EN EL PASO AIRE-AGUA0 3.4 ÁNGULOS DE INCIDENCIA Y DE REFRACCIÓN0 3.4.1 RELACIÓN ENTRE LOS ÁNGULOS DE INCIDENCIA Y REFRACCIÓN0 3.4.2 CÁLCULO DEL DESPLAZAMIENTO EN LA PLACA PLANO PARALELA0 3.5 REFRACCIÓN AL PASAR DEL VIDRIO AL AIRE: REFLEXIÓN TOTAL0 3.6 PRISMAS DE ENVÍO Y DE REENVÍO

0 3.7 REFRACCIÓN EN EL PRISMA

4. LENTES

0 4.1 REFRACCIÓN EN LAS LENTES CONVERGENTES0 4.2 RAYOS MARGINALES EN UNA LENTE0 4.3 CONSTRUCCIÓN DE IMÁGENES EN LAS LENTES CONVERGENTES0 4.3.1 CÁLCULO DE LA DISTANCIA FOCAL DE LENTES CONVERGENTES0 4.4 IMAGEN DE UN PUNTO EN UNA LENTE CONVERGENTE0 4.4.1 LEY DE FORMACIÓN DE IMÁGENES PARA LAS LENTES CONVERGENTES I0 4.4.2 LEY DE FORMACIÓN DE IMÁGENES PARA LAS LENTES CONVERGENTES II0 4.5 REFRACCIÓN DE LA LUZ EN LENTES DIVERGENTES0 4.6 FORMACION DE IMAGENES EN LENTES DIVERGENTES

0 4.6.1 MEDIDA DE LA DISTANCIA FOCAL DE UNA LENTE DIVERGENTE0 4.7 IMAGEN DE UN PUNTO CON UNA LENTE DIVERGENTE0 4.7.1 IMÁGENES EN LENTES DIVERGENTES0 4.8 ABERRACIÓN ESFÉRICA DE LAS LENTES0 4.9 ABERRACIÓN CROMÁTICA DE LAS LENTES

5. DISPERSIÓN DE LA LUZ. LOS COLORES

0 5.2 DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ BLANCA EN COLORES POR UN PRISMA0 5.3 MEZCLA AKITIVA DE COLORES0.5.4 MEZCLA SUSTRATICA DE COLORES0 5.5 COLORES DE LOS CUERPOS

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6. LA VISIÓN

0 6.1.1 MODELO DE OJO0 6.2 MIOPÍA0 6.3 HIPERMETROPÍA0 6.4 LA PERBICIA O VISTA CANSADA

7. INSTRUMENTOS ÓPTICOS

0 7.1 LA LUPA0 7.2 EL PROYECTOR DE DIAPOSITIVAS0 7.3 EL MICROSCOPIO0 7.4 EL TELESCOPIO DE KEPPLER0 7.5 LA CÁMARA FOTOGRÁFICA

8. ÓPTICA FÍSICA

0 8.1.1 DIFRACCIÓN EN UNA RENDIJA0 8.1.2 INTERFERENCIA DE LA LUZ EN UNA DOBLE RENDIJA

0 8.1.3 DIFRACCIÓN DE UNA RED0 8.2 DETERMINACIÓN DE LA LONGITUD DE LA LUZ0 8.3 POLARIZACIÓN POR MEDIO DE FILTROS0 8.4 ROTACIÓN DEL PLANO DE POLARIZACIÓN0 8.5 MODELO DE SACARIMETRO0 8.6 FOTOELASTICIDAD

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0 1.2 LA LUZ SE PROPAGA EN LÍNEA RECTA

Material

1 lámpara – experimentos1 cuba de plástico

2 cables de conexión1 fuente de alimentación

OBJETIVOComprobar que la luz se propaga en línea recta y que la sobre es sólo una consecuencia de estapropiedad.

PREPARACIÓNLa lámpara de experimentos la utilizamos por la abertura rectangular para luz divergente (en el casoque la ventana sea la de luz paralela, retírese la cubierta frontal y vuélvase a poner, después dehaberla girado). Colocamos la lámpara encima de una hoja de papel y dibujamos su contorno.

EXPERIMENTO 1Marcamos algunos puntos de los rayos marginales. Trazamos una recta que pasen por ellos,usandouna regla, después de haber retirado la lámpara. La prolongación de las rectas dan un punto quecoincide con el filamento de la fuente de luz.

EXPERIMENTO 2Volvemos a situar la lámpara en la anterior posición, y colocamos la cuba de plástico por su parteestrecha, de forma que el fondo opaco dé hacia la lámpara de experimentos. Marcamos dos puntosen cada uno de los lados del contorno de su sombra, y dibujamos éste con una regla, después dehaber retirado la caja.

EXPERIMENTO 3

Colocamos la lámpara sobre la hoja de papel; y la caja a una distancia un poco mayor. Dibujamos denuevo el contorno de la sombra. Comparamos el tamaño de la sombra con la anteriormente dibujada.Si prolongamos los bordes de la sombra hasta que se corten, vemos que coinciden con el puntoantes obtenido. Posición del filamento de la lámpara.

CONCLUSIONESLa sombra aumenta de tamaño al acercarse el objeto que la proyecta al foco luminoso. También laslíneas rectas que definen la parte de sombra de la ilumnada confirman la propagación de la luz enlínea recta.

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0 1.3 LUZ Y SOMBRA

Material

1 Banco óptico1 lámpara experimentos

1 varilla de 10 cm2 jinetes tornillo1 jinete ranura1 modelo tierra-luna1 pantalla blanca2 cables conexión1 fuente alimentación

OBJETOEstudiar el tamaño de la sombra en función de la distancia al foco luminoso.

PREPARACIÓNSe realiza el montaje de acuerdo con la figura. La lámpara de experimentos se utiliza por la aberturaredonda. La pantalla debe de estar situada a unos 50 cm de la fuente de luz.

EXPERIMENTO 1Producir siluetas con las manos sobre la pantalla ¿Quién hace la silueta más bonita?

EXPERIMENTO 2Tomamos la esfera del modelo tierra-luna y la fijamos al banco por medio de un jinete a unos 30 cmde la fuente luminosa, medimos su diámetro y nos fijamos en la nitidez de la sombra.Cambiamos la distancia de la esfera y hacemos lo mismo. Nuestras conclusiones las reflejamos enuna tabla:

Resultado:

Distancia de la esfera Sombra mayor o menor Sombra más/menos nítidaQue a 30 cm que a 30 cm

20 cm ........ ........40 cm ........ ........

CONCLUSIÓNCuanto más alejado se encuentre un cuerpo que proyecta la sombra, más pequeña será ésta, y conello aumenta la nitidez de la sombra.



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0 1.4 SOMBRA Y PENUMBRA

Material

2 rieles soporte2 lámparas enchufables

2 portalentes1 pantalla blanca2 jinetes1 jinete con ranura1 jinete con tornillo1 modelo tierra-luna4 cables de conexión1 fuente de alimentación

OBJETOEstudiar los términos sombra y penumbra y su relación con las fuentes extensas y puntuales.

PREPARACIÓNSe realiza el montaje de acuerdo con la figura. Fijamos las lámparas enchufables a sus portalentes, a15 cm una de otra, sobre un riel soporte y cada una en su jinete. El segundo riel se poneperpendicular al anterior, colocándole el modelo tierra-luna y la pantalla que está situada a unos 50cm de las lámparas y 20 de la esfera.

EXPERIMENTOIluminamos la esfera con ambas lámparas y observamos la sombra sobre la pantalla.

A continuación, movemos la esfera hasta 10 cm de la pantalla.Resultado: en un principio se observan dos sombras, y posteriormente, éstas se superponen creandouna zona de sombra total que no recibe luz de ninguna lámpara y otra zona de penumbra, que recibeluz por lo menos de una de las lámparas.

CONCLUSIÓNCada punto del foco luminoso crea una sombra individualmente. Si el foco es puntual, la sombra seráneta; pero si el foco es extenso la zona de pantalla que recibe luz parcialmente (no de todo el foco)forma la penumbra.



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0 1.5 FASES DE LA LUNA

Material

1 banco óptico1 lámpara-experimentos

1 varilla de 10 cm2 jinetes con tornillo1 modelo tierra-luna2 cables de conexión1 fuente de alimentación

OBJETOEstudiar las fases de la luna con un sencillo modelo.

PREPARACIÓNSe realiza el montaje de acuerdo con la figura, fijamos la distancia del modelo tierra-luna a unos 20cm de la fuente luminosa.

EXPERIMENTOSi movemos la luna alrededor de la tierra se observa que la parte iluminada es siempre la que estádirigida hacia el sol (fuente de luz), y si observamos la luna desde la tierra podremos distinguir lasdiferentes fases de la luna.Determinar la posición que debe de tener la luna para que esté en luna nueva, o en luna llena. ¿enqué posiciones se encontrará en cuarto creciente o cuarto menguante? ¿Cómo influye el movimientodel eje de la tierra en las fases de luna?

CONCLUSIONES

Debido al movimiento de la Luna alrededor de la Tierra, vemos a la primera iluminada de formadiferente, según su posición; distinguiendo, entre luna nueva, cuarto creciente y cuarto menguante.



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0 1.6 ECLIPSE DE SOL Y DE LUNA

Material

1 Banco óptico1 lámpara-experimentos

1 varilla de 10 cm2 jinetes con tornillo1 modelo tierra-luna2 cables de conexión1 fuente de alimentación

OBJETOEstudiar la formación de los eclipses de sol y luna con el modelo tierra-luna.

PREPARACIÓN

Se realiza el montaje de acuerdo con la figura, fijamos la distancia del modelo tierra-luna a unos 20cm de la fuente luminosa. El eje de la tierra debe estar situado en un plano a 45 grados del bancoóptico.

EXPERIMENTO

Eclipse solar: la luna se encuentra entre el sol y la tierra (conjugación). Observar las regiones que seencuentran en penumbra y aquellas que se encuentran en sombra total, ¿A qué tipos de eclipsescorresponden? ¿En qué posición de la luna debe de darse esta situación?

Aclaración: existe una diferencia entre el modelo y la realidad: el plano de la orbita lunar forma unángulo con el plano de la órbita terrestre, por lo que no se forma un eclipse solar cada vez que hayaluna nueva o un eclipse solar cada vez que haya luna llena.



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0 1.7 CÁMARA OSCURA O DE ORIFICIO

Material

1 banco óptico1 lámpara experimentos

1 varilla de 10 cm2 jinetes1 jinete con tornillo1 portalentes1 pantalla translúcida1 portadiapositivas1 diafragma en L1 diafragma de orificio, juego2 cables de conexión1 fuente de alimentación

OBJETORealizar el modelo de una cámara de orificio y obtener la imagen de un objeto luminoso.

PREPARACIÓNSe realiza el montaje de acuerdo con la figura. Colocamos en el extremo del banco la lámpara deexperimentación por el lado del diafragma circular y con el diafragma en L; a unos 6 cm se pone undiafragma de orificio (d = 3 mm), colocado con un portadiapositivas en su portalentes, y a 10 cm sesitúa la pantalla translúcida.

EXPERIMENTOObservamos sobre la pantalla una imagen del objeto luminoso. Acercando la pantalla al orificiocircular, la imagen se hace más nítida y es más fácil reconocer el objeto.

Se reconoce mejor el objeto cambiando el orificio circular por otro menor ( d = 1 mm); pero la imagense hace menos luminosa.¿Cómo se entiende que el tamaño del diafragma intervenga en la formación de la imagen?

CONCLUSIÓNSi el tamaño del orificio es lo suficientemente pequeño, a cada punto luminoso de la pantalla llega unrayo de luz procedente de un punto del objeto luminoso; a mayor tamaño de orificio en un punto de lapantalla pueden llegar rayos de distintos puntos del objeto, perdiendo por lo tanto nitidez y ganandoen luminosidad, porque pasan más rayos.



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0 1.8 FOTÓMETRO

Material


2 portalentes1 varilla 10 cm1 pantalla blanca2 jinetes1 jinete ranura1 jinete tornillo4 cables conexión1 fuente alimentación

Los fotómetros hacen posible la comparación de las potencias luminosas de dos focos.

OBJETOConocer un método para comparar las potencias luminosas de dos focos de luz.

PREPARACIÓNSe realiza el montaje de acuerdo con la figura. Fijamos las lámparas enchufables en sus portalentes,con los filamentos verticales, cada una en su jinete y riel soporte. Los rieles los colocamos paralelos,a unos 8 cm de los rieles; detrás se coloca la pantalla. Las distancias entre las lámparas y la pantalladeben de ser las mismas.

EXPERIMENTO 1Conectamos una de las lámparas a una tensión fija de 9 V, mientras que la otra a una tensiónregulable. Regulamos la tensión de tal manera que, las sombras de la varilla sobre la pantalla seaniguales. Tapando una de las lámparas, identificamos de qué lámpara proviene cada sombra.

Resultado: ya que ambas lámparas se encuentran a la misma distancia de la pantalla, al tenersombras de la misma intensidad luminosa, nos indica que la potencia luminosa de las fuentes es lamisma.Observemos cómo cambian las sombras cuando una de las fuentes luminosas es más brillante que laotra. Ajustamos, primero, la tensión de la lámpara para que sea menor, y después mayor (no debende pasar los 12 V).

EXPERIMENTO 2Se parte de que ambas fuentes tengan la misma potencia luminosa.Acercamos la lámpara, que está conectada a la tensión regulable, a la pantalla y disminuímos latensión hasta que obtengamos el mismo brillo (sombras iguales). La intensidad de iluminación es denuevo la misma, debido a que la menor distancia de una, se compensa con su menor potencialumínica.

CONCLUSIÓNCuando dos fuentes luminosas se encuentran a la misma distancia de un objeto y lo iluminan con lamisma potencia, ambas poseen igual potencia luminosa. La potencia luminosa disminuye al aumentarla distancia.



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0 2.1 LA LUZ SE REFLEJA EN LOS ESPEJOS

Material

1 lámpara-experimento1 diafragma 1 y 2 ranuras

1 espejo sobre taco1 disco óptico2 cables de conexión1 fuente de alimentación

OBJETOEstudiar el fenómeno de la reflexión y deducir sus leyes.

PREPARACIÓNSe utiliza la lámpara de experimentos por la ranura rectangular para luz paralela (en caso necesario,

se retira la cubierta frontal, se gira y se vuleve a colocar). Se colocan, sobre la mesa, la lámpara y eldisco óptico, de forma que éste quede centrado con el haz de luz. Sobre el disco se coloca el espejocoincidiendo su superficie especular con uno de los diámetros, de acuerdo conla figura (1).

EXPERIMENTO 1El haz de rayos paralelos incide sobre el espejo, formando un haz reflejado. Movemos la lámpara a lolargo del disco óptico (el centro de rotación es el punto de intersección de los ejes), y observamos elmismo desplazamiento en el haz reflejado.

EXPERIMENTO 2Colocamos en la fuente un diafragma de una ranura. Dirigimos el haz directamente al centro del discoóptico. Se refleja sobre sí mismo. Esta posición se denomina normal, es el origen de los ángulos: elángulo que forma el rayo incidente con la normal se llama ángulo incidente, y al formado con el rayo

reflejado ángulo reflejado.Medimos el ángulo incidente y reflejado para distintas posiciones de la lámpara de experimentos ycomparamos sus valores.

CONCLUSIÓN1. Un haz de rayos paralelos también se refleja como rayos paralelos.2. Los ángulos de incidencia y reflexión son iguales.



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0 2.2 IMÁGENES EN UN ESPEJO PLANO

Material

1 Lámpara-experimentos1 diafragma 3 y 5 ranuras

1 espejo sobre taco2 cables conexión1 fuente alimentación1 hoja de papel

OBJETOObtener la imagen puntual en un espejo plano.

PREPARACIÓNEl montaje se realiza de acuerdo con la figura. Colocamos la lámpara sobre una hoja de papel en laque se ha trazado una línea recta en su parte media. Exactamente sobre ella colocamos el espejosobre taco. Se utiliza la lámpara de experimentos por la ranura rectangular para luz divergente (encaso necesario, se retira la cubierta frontal, se gira y se vuelve poner). Colocamos el diafragma con

tres ranuras en la lámpara de experimentación.

PREPARACIÓNColocamos la lámpara en una de las mitades de manera que los rayos coincidan oblicuamente sobreel espejo, el filamento de la bombilla debe de encontrarse dentro de la hoja de papel. Marcamos conlos rayos reflejados; después de retirar la hoja se dibujan los rayos mediante el uso de una regla.Prolongamos los rayos procedentes de la lámpara y el punto con los rayos reflejados, el punto deintersección será la imagen del filamento formada por el espejo.¿Qué se puede decir de la distancia de la imagen al espejo?

CONCLUSIÓNEl objeto y su imagen se encuentran a la misma distancia del espejo.



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0 2.4 REFLEXIÓN EN EL ESPEJO CÓNCAVO

Material

1 lámpara-experimentos1 diafragma 1 y 2 ranuras

1 diafragma 3 y 5 ranuras1 lámina espejo2 cables de conexión1 fuente de alimentación1 hoja de papel

OBJETOObtener el foco de un espejo cóncavo y estudiar el comportamiento de los rayos que pasan por elcentro de curvatura, por el foco, y la de los rayos paralelos al eje óptico.

PREPARACIÓN

Utilizamos la lámpara de experimentos con la ranura rectangular para luz paralela (retírese la cubiertafrontal, si es necesario, y vuélvase a colocar después de haberla girado), y ponemos el diafragma conuna ranura. Colocamos la lámpara a la izquierda sobre una hoja de papel, en la que se ha trazadouna recta, eje óptico.Sostenemos la lámina del espejo con los dedos y la doblamos un poco hacia adentro. Fijamos lacurvatura de la lámina apretando los dos tornillos. Colocamos el espejo sobre el papel de forma queel rayo se refleje sobre sí mismo y sobre la recta dibujada.Se marca con un lápiz la posición de la lámpara y del espejo.

EXPERIMENTOSustituimos el diafragma de una ranura por el de tres, y observamos donde concurren los rayosreflejados, marcamos este punto, que será el foco F.Volvemos a poner el diafragma de una ranura, y moviendo la lámpara buscamos la posición del rayo

que se refleja sobre sí mismo, cortando al eje óptico en M (fig 1), rayo principal; el punto M es elcentro de curvatura.Se hace pasar el rayo por el foco F rayo focal (fig. 2); y hacemos que el rayo luminoso sea paralelo aleje óptico a 2 cm, rayo del infinito (fig. 3).

Resultado:1. El rayo principal se refleja sin desviarse.2. El rayo focal se refleja saliendo paralelo al eje óptico.3. El rayo de infinito después de la reflexión pasa por el foco.

CONCLUSIONESEstos tres rayos especiales permiten mediante dibujo obtener la posición de la imagen y su tamaño.



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0 2.5 IMAGEN DE UN PUNTO EN EL ESPEJO CÓNCAVO

Material


1 lámina de espejo2 cables de conexión1 fuente de alimentación1 hoja de papel

OBJETOObtener la imagen de un objeto puntual con ayuda de un espejo cóncavo.

PREPARACIÓNUtilizamos la lámpara de experimentos con la ranura rectangular para luz paralela (retírese la cubiertafrontal, si es necesario, y vuélvase a colocar después de haberla girado), y colocamos el diafragmacon tres ranuras. La ponemos a la izquierda sobre una hoja de papel, en la que se ha trazado unarecta, eje óptico.Sostenemos la lámina del espejo con los dedos y la doblamos un poco hacia adentro. Fijamos lacurvatura de la lámina apretando los dos tornillos. Colocamos el espejo sobre el papel de forma queel rayo central del diafragma se refleje sobre sí mismo y sobre la recta dibujada.Se marca con un lápiz la posición de la lámpara, del espejo y la posición del foco.

EXPERIMENTOCambiamos la abertura rectangular de la lámpara para luz divergente. Hacemos incidir oblicuos lostres rayos luminosos. El filamento de la lámpara debe permanecer fuera de la distancia focal delespejo y quedar dentro de la hoja de papel.Los rayos reflejados se encuentran en un punto, este es la imagen del filamento de la bombilla.Para dibujarlo marcamos cada rayo, incidente y relejado, con dos puntos y los unimos después dehaber retirado el espejo y la lámpara de experimentos.

CONCLUSIONESLa luz que procede de un objeto puntual se concentra después de la relexión en un punto imagen; yaque los rayos que forman la imagen proceden de la fuente luminosa, la imagen es real.



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0 2.5.1 IMÁGENES EN UN ESPEJO CÓNCAVO

Material


1 varilla 10 cm1 jinete1 jinete con tornillo1 jinete con ranura1 portalentes1 pantalla blanca1 diafragma en L1 espejo cóncavo2 cables de convexión1 fuente de alimentación

OBJETOEstudiar la formación de imágenes de un espejo cóncavo.

PREPARACIÓNSe realiza el montaje de acuerdo con la figura. Colocamos en el extremo del banco la lámpara deexperimentación por el lado del diafragma circular y con el diafragma en L a unos 15 cm, se coloca elespejo cóncavo montado en su portalentes y jinete. Fijamos la pantalla al jinete con ranura y secoloca a la izquierda de la lámpara de experimentos.Para recoger la imagen sobre la pantalla es necesario girar el espejo un poco.

EXPERIMENTO 1Ajustamos la distancia de la pantalla para obtener una imagen nítida. Observar las características dela imagen: su posición y el tamaño.

Cambiamos la distancia objeto, bien moviendo la lámpara con el diafragma en L, o bien, la posicióndel espejo. Es necesario enfocar de nuevo, modificando la posición de la pantalla.Medimos la distancia objeto y su correspondiente distancia imagen, y las anotamos:

Distancia objeto 20 cm 30 cm 40 cm 50 cmDistancia imagen ........ cm ........ cm ........ cm ……. cmTamaño de la imagen(mayor/igual/menor) ........ ........ ........ …….

CONCLUSIÓNA estas imágenes que se pueden proyectar sobre pantallas se les llama imágenes reales.

A partir de la distancia s (L-espejo) y la distancia s´(imagen-espejo) podemos calcular la distanciafocal:

l/s + l/s´= l/f

EXPERIMENTOTratar de obtener imágenes a distancias menores y decrecientes a las recomendadas en elexperimento 1 ¿Cómo hay que mover la pantalla para obtener la imagen? ¿Qué sucede cuando secoloca el objeto a la distancia focal?Colocar el objeto a una distancia menor que la distancia focal, por ejemplo, a unos 8 cm, ¿Se puederecoger la imagen enla pantalla? Quitar la pantalla y mirar la L a través del espejo. ¿Cómo se llamanlas imágenes que se forman en nuestra retina?

CONCLUSIÓNCuando un objeto se encuentra a una distancia mayor que la focal se forma en el espejo cóncavo unaimagen real e invertida; si la distancia del objeto es menor, se obtiene una imagen virtural, derecha yaumentada.



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0 2.7 CONSTRUCCIÓN DE IMÁGENES EN EL ESPEJO CONVEXO

Material


1 diafragma 3 y 5 ranuras1 lámina espejo2 cables de conexión1 fuente de alimentación1 hoja de papel

OBJETOObtener el foco de un espejo convexo y estudiar el comportamiento de los rayos que pasan por elcentro de curvatura, por el foco y de los rayos paralelos al eje óptico.

PREPARACIÓN

Utilizamos la lámpara de experimentos con la ranura rectangular para luz paralela (retírese la cubiertafrontal, si es necesario, y vuélvase a colocar después de haberla girado), y colocamos el diafragmacon una ranura. Ponemos la lámpara a la izquierda sobre una hoja de papel, en la que se ha trazadouna recta, eje óptico. Sostenemos la lámina del espejo con los dedos y la doblamos un poco haciaafuera. Fijamos la curvatura de la lámina apretando los dos tornillos. Colocamos el espejo sobre elpapel de forma que el rayo se refleje sobre sí mismo y sobre la recta dibujada. Se marca con un lápizla posición de la lámpara y del espejo.

EXPERIMENTOSustituimos el diafragma de una ranura por el de tres, haciendo coincidir el rayo central con el ejeóptico. Observamos la dispersión de los rayos reflejados. Determinamos el punto de dispersión, paraello se marcan dos puntos por cada rayo reflejado, se quita el espejo y se trazan las rectas quedeterminan, cortándose en el punto F´, foco virtual. Se traza M, a distancia doble que la distancia

focal.

Volvemos a poner el diafragma de una ranura, y moviendo la lámpara bucamos la posiciónd el rayoque se refleja sobre sí mismo, cortando al eje óptico en M (Fig.1), rayo principal; (se levantamomentáneamente el espejo para comprobar si el rayo pasa por el punto M).Se hace lo mismo con el rayo que pasa el foco F´,rayo focal (Fig.2); levantándose momentáneamenteel espejo para comprobar si el rayo pasa por dicho punto.Y se determina la reflexión del rayo paralelo a 2 cm de eje óptico, rayo del infinito, (Fig.3).

Resultado:1. El rayo principal se refleja sin desviarse.2. El rayo focal se refleja, saliendo paralelo al eje óptico.3. el rayo del infinito, después de la reflexión, se dispersa como si procediera del foco.

CONCLUSIONESEstos tres rayos especiales permiten mediante dibujo obtener la posición de la imagen y su tamaño.



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0 2.8 IMAGEN DE UN PUNTO CON EL ESPEJO CONVEXO

Material


1 lámina de espejo2 cables de conexión1 fuente alimentación1 hoja de papel

OBJETOObtener la imagen de un objeto puntual con ayuda de un espejo convexo.

PREPARACIÓNUtilizamos la lámpara de experimentos con la ranura rectangular para luz divergente (retírese lacubierta frontal, si es necesario, y vuélvase a colocar después de haberla girado), y colocamos eldiafragma con tres ranuras. Ponemos la lámpara a la izquierda sobre una hoja de papel, en la que seha trazado una recta, eje óptico.Sostenemos la lámina del espejo con los dedos y la doblamos un poco hacia adentro. Fijamos lacurvatura de la lámina apretando los dos tornillos. Colocamos el espejo sobre el papel de forma queel rayo central del diafragma se refleje sobre sí mismo y sobre la recta dibujada.

Se marca con un lápiz la posición de la lámpara, del espejo y la posición del foco.

EXPERIMENTOHacemos incidir oblicuos los tres rayos luminosos. El filamento de la lámpara debe quedar dentro dela hoja de papel.Los rayos reflejados se dispersan como si procedieran de un punto. Ésta es la imagen virtual delfilamento de la bombilla.Para dibujarlo marcamos cada rayo, incidente y reflejado, con dos puntos y los unimos con una regla,después de haber retirado el espejo y la lámpara de experimentos.

CONCLUSIONESLos rayos luminosos provenientees de un objeto puntual que inciden sobre un espejo convexo sedispersa después de la relexión, como si procedieran de un punto de detrás del espejo. Dicho punto

sería la imagen virtual del objeto puntual.



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0 2.8.1 IMÁGENES DE UN ESPEJO CONVEXO

Material


1 varilla de 10 cm1 jinete1 jinete con tornillo1 jinete con ranura1 portalentes1 pantalla blanca1 diafragma en L1 espejo convexo2 cables de conexión1 fuente de alimentación

OBJETOEstudiar la formación de imágenes de un espejo convexo.

PREPARACIÓNSe realiza el montaje de acuerdo con la figura. Colocamos en el extremo del banco la lámpara deexperimentación por el lado del diafragma circular y con el diafragma en L a unos 5 cm, se coloca elespejo convexo montado en su portalentes y jinete. Podemos observar sobre el espejo, la imagenvirtual de la L.Estudiamos la dependencia del tamaño de la imagen con la distancia del objeto:

Distancia del objeto 5 cm 10 cm 20 cmTamaño de la imagen (mayor/menor) ........ ........ ........

Tratar de recoger la imagen, proyectándola en una pantalla como se hizo en la experiencia 0 2.5.1.

Resultado: sólo se obtienen imágenes virtuales con los espejos convexos. Cuanto más cerca esté elobjeto mayor será su imagen. Al aumentar la distancia del objeto disminuye el tamaño de la imagen,aumentando el campo visual (utilización como espejo retrovisor).

EXPERIMENTO 2Tratar de obtener imágenes a distancias decrecientes y menores a las recomendadas en elexperimento 1, ¿Cómo hay que mover la pantalla para obtener la imagen? ¿Qué sucede cuando secoloca el objeto a la distancia focal?

Colocar el objeto a una distancia menor que la distancia focal, por ejemplo, a unos 8 cm; se puederecoger la imagen en la pantalla. Quitar la pantalla y mirar la L a través del espejo. ¿Cómo se llamanlas imágenes que se forman ennuestra retina?

CONCLUSIÓNCuando un objeto se encuentra a una distancia mayor que la focal se forma en el espejo cóncavo unaimagen real e invertida; si la distancia del objeto es menor, se obtiene una imagen virtural, derecha yaumentada.



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0 3.2 LA LUZ SE DESVÍA AL PASAR DE UN MEDIO A OTRO

Material


1 modelo trapezoidal2 cables de conexión1 fuente alimentación1 hoja de papel

OBJETOEstudiar la refracción e introducir el índice de refracción.

PREPARACIÓNUtilizamos la lámpara de experimentos con la ranura rectangular para luz paralela (retírese la cubiertafrontal, si es necesario, y vuélvase a colocar después de haberla girado), y colocamos el diafragmacon una ranura. Ponemos la lámpara a la izquierda sobre una hoja de papel, y a continuación, elmodel trapezoidal de forma que el rayo luminoso quede oblícuo a una de las caras, según la figura.Dibujamos los lados paralelos y el punto de incidencia E del rayo luminoso.

EXPERIMENTO

Marcamos el punto de salida A y otro punto del rayo incidente. Trazamos el rayo incidente y elrefractado, uniendo los puntos con una regla, después de retirar la placa trapezoidal.Marcamos el punto F, para que EF = 30 mm; se traza la perpendicular y se determina el segmento asobre el rayo incidente. Trasladamos el segmento a al rayo refractado; y trazamos a partir del delextremo de este segmento la perpendicular a la superficie de separación. Medimos EG.Dividimos la longitud EF entre EG, dicho coeficiente representa el índice de rafracción.

Resultado: el índice de refracción es la medida de lo que una sustancia desvía un rayo. El índice derefracción para el vidrio es 1,5.



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0 3.3 LA REFRACCIÓN EN EL PASO AIRE-AGUA

Material


1 cubeta de plástico2 cables de conexión1 fuente de alimentación1 hoja de papel

OBJETOEstudiar la refracción aire-agua y determinar su índice de refracción.

PREPARACIÓNUtilizamos la lámpara de experimentos con la ranura rectangular para luz paralela (retírese la cubierta

frontal, si es necesario, y vuélvase a colocar después de haberla girado), y colocamos el diafragmacon una renura. Ponemos la lámpara a la izquierda sobre una hoja de papel, y a continuación,ponemos la cubeta con agua.Dibujamos el contorno de la cubeta y, los puntos de incidencia y salida de la misma. Se traza laperpendicular en el punto de incidencia, (normal).

EXPERIMENTO 1Hacemos incidir el rayo perpendicularmente a la superficie. El rayo sale por el otro lado sin desviarse.Ahora hacemos incidir el rayo con un ángulo determinado, por ejemplo, 45 grados. Marcamos elpunto de incidencia E y el punto de salida A, y, a continuación, un segundo punto en el rayo incidentey el rayo de salida. Retiramos la cubeta y trazamos los rayos por medio de una regla.Resultado: debido a que el rayo se refracta en el primer cambio de medio (aire-agua), y después en lasegunda superficie (agua-aire) el rayo de salida experimenta un desplazamiento paralelo respecto del

rayo incidente.

EXPERIMENTO 2En el dibujo obtenido en el experimento 1 medimos el índice de refracción como se hizo en elexperimento O 3.2, o sea, determinamos las longitudes de los segmentos EF y EG y calculamos sucociente.Resultado: el índice de refracción del agua (para el paso del aire al agua es 1,3).



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0 3.4 ÁNGULOS DE INCIDENCIA Y DE REFRACCIÓN

Material


1 modelo semicircular1 disco óptico2 cables de conexión1 fuente de alimentación

OBJETOEstudiar la relación entre los ángulos de incidencia y de refracción.

PREPARACIÓNSe utiliza la lámpara de experimentos por la ranura rectangular para luz paralela (en caso necesario,se retira la cubierta frontal, se gira y se vuelve a colocar). Fijamos el diafragma de una ranura a lalámpara. Colocamos el cuerpo semicircular sobre el disco óptico, a lo largo de un eje, centrándolosimetrícamente al eje normal, de acuerdo, con el esquema de la figura.

EXPERIMENTOSe mueve la lámpara de forma que el rayo incida en el centro del disco óptico con el ángulo prefijado.El rayo incidente parte se refleja y parte se refracta. El ángulo se mide en el disco óptico a partir deleje normal. Los ángulos incidente y reflejado deben de ser iguales.Medimos el ángulo de refracción (entre el rayo refractado y el eje normal), anotándolo en la tabla:

Ángulo de incidencia α 0° 20° 40° 60° 80° Ángulo de refracción β ........ ........ ........ ........ ........

CONCLUSIÓNEl ángulo de refracción en el vidrio es siempre menor que el de incidencia en el aire. Si el ángulo de

incidencia se aproxima a 90 grados, el ángulo de refracción alcanza los 42 grados, que es su máximovalor.



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0 3.4.1 RELACIÓN ENTRE LOS ÁNGULOS DE INCIDENCIA Y REFRACCIÓN

Material



Esta experiencia es sólo el tratamiento matemático de los datos obtenidos para deducir la relación

entre los ángulos incidentes y refractados.

OBJETOEstudiar la relación entre los ángulos de incidencia y de refracción.

PREPARACIÓNSe utiliza la lámpara de experimentos por la ranura rectangular para luz paralela (en caso necesario,se retira la cubierta frontal, se gira y se vuleve a colocar). Fijamos el diafragma de una ranura a lalámpara. Colocamos el cuerpo semicircular sobre el disco óptico, a lo largo de un eje, centrándolosimetrícamente al eje normal, de acuerdo con el esquema de la figura.

EXPERIMENTOSe mueve la lámpara de forma que el rayo incida en el centro del disco óptico con el ángulo prefijado.

El rayo incidente se refleja y parte se refracta. El ángulo se mide en el disco óptico a partir del ejenormal. Los ángulos incidente y reflejado deben ser iguales.Medimos el ángulo de refracción ( entre el rayo refractado y el eje normal ), anotándolo en la tabla:

Ángulo de incidencia α 0° 20° 40° 60° 80° β ........ ........ ........ ........ ........

Ángulo de refracción α 0° 20° 40° 60° 80° β ........ ........ ........ ........ ........

sinα ⎯⎯⎯ = ……. …….. ……. …….. .……sinβ

Comparar este cociente con el valor del índice de refracción para el vidrio.

CONCLUSIÓNEl valor de este cociente coincide con el índice de refracción para el vidrio, por lo que podemosescribir dicha relación:

sinα = n ´´ sinβ

siendo n´´ el índice de refracción del vidrio, y como el índice de refracción de aire es la unidad,entonces podríamos escribirlo de una forma más general:

n´sinα = n´´ sinβ

siendo n´y n´´ los índices de refracción del primer medio y del segundo, respectivamente.



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0 3.4.2 CÁLCULO DEL DESPLAZAMIENTO EN LA PLACA PLANO PARALELA

Material


1 modelo trapezoidal2 cables de conexión1 fuente de alimentación1 hoja de papel

OBJETOEstudiar el desplazamiento que produce una lámina plano-paralela.

PREPARACIÓN

Realizamos el montaje de acuerdo con la figura. Utilizamos la lámpara de experimentos con la ranurarectangular para luz paralela (retírese la cubierta frontal, si es necesario, y vuélvse a colocar despuésde haberla girado), y colocamos el diafragma con una ranura. La ponemos a la izquierda sobre unahoja de papel, y a continuación, ponemos la placa trapezoidal, de modo que, uno de los ladosparalelos sea oblicuo al rayo luminoso. Dibujamos los lados paralelos y el punto de incidencia del rayoluminoso. Se traza la normal, perpendicular en el punto de incidencia.

EXPERIMENTOHacemos incidir el rayo, normal a la superficie. El rayo sale por el otro lado sin desviarse.Ahora hacemos incidir el rayo con un ángulo determinado. Marcamos el punto de salida A, y acontinuación un segundo punto en el rayo incidente y el rayo de salida. Retiramos la placa y setrazan los rayos, por medio de una regla, y se prolonga el rayo incidente hasta la zona de salida. Seobserva que el rayo incidente y el que sale de la placa son paralelos. Medir la separación de estas

dos rectas, p.Resultado: comprobar que la distancia medida p se obtiene a partir del índice de refracción del vidrio(n = 1´5) y el ancho d de la placa:

cosα p = d*sinα* (1 - ⎯⎯⎯⎯⎯ )

n² - sin2α

CONCLUSIÓNLa refracción en la lámina plano paralela se lleva a cabo de tal manera que los rayos luminosospermanecen paralelos, produciéndose un desplazamiento paralelo que depende del grueso de laplaca, del índice de refracción y del ángulo de incidencia.



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0 3.5 REFRACCIÓN AL PASAR DEL VIDRIO AL AIRE: REFLEXIÓN TOTAL

Material



Un rayo de luz que llega a una superficie que separa dos medios de índice de refracción distintos, sepropaga formándose un rayo reflejado y otro refractado. Cuando el segundo medio es más refringenteque el primero, para un determinado ángulo sólo se produce reflexión, este fenómeno se llamarelrexión total.

OBJETOEstudiar el fenómeno de la reflexión total.

PREPARACIÓN

Se utiliza la lámpara de experimentos por la ranura rectangular para luz paralela (en caso necesario,se retira la cubierta frontal, se gira y se vuelve a colocar). Fijamos el diafragma de una ranura a lalámpara. Colocamos el cuerpo semicircular sobre el disco óptico, a lo largo de un eje, centrándolosimétricamente al eje normal, de acuerdo con el esquema de la figura.

EXPERIMENTOSe cololoca la lámpara de forma que el rayo incida en el centro del disco óptico coincidiendo con eleje normal. Si el rayo incide exactamente hacia el centro óptico, el rayo sólo se desvía en la segundasuperficie, en la plana, separación del vidrio-aire.Se gira el disco el ángulo prefijado, y se mide el ángulo anotando los valores en una tabla:Medimos el ángulo de refracción (entre el rayo refractado y el eje normal), anotándolo en la tabla:

Ángulo de incidencia en el vidrio α 20° 30° 35° 38°

Ángulo de refracciónen el aire β ........ ........ ........ ........

¿Qué se observa cuando giramos el disco para que el ángulo de incidencia pase de 38 a 44 grados?

CONCLUSIONES1. Al pasar del vidrio al aire, el ángulo de refracción en el aire es siempre mayor que el ángulo

de incidencia en el vidrio.2. Existe un ángulo límite en el vidrio al excederse el cual ya no se experimenta la refracción,

sino que la luz se refleja en la superficie de separación (relexión total).3. En el paso del vidrio al aire, el ángulo límite de la relexión total es de 42 grados.



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0 3.6 PRISMAS DE ENVIÍO Y DE REENVÍO

Material


1 prisma isósceles2 cables de conexión1 fuente de alimentación1 hoja de papel

En un prisma isósceles el ángulo de incidencia puede valer 45 grados, debido a que es mayor que elángulo límite para vidrio-aire, que es de 42 grados, es por lo que el rayo se refleja totalmente.

OBJETODesviar un rayo utilizando la relexión total en un prisma.

PREPARACIÓN

Realizamos el montaje de acuerdo con la figura. Utilizamos la lámpara de experimentos con la ranurarectangular para luz paralela (retírese la cubierta frontal, si es necesario, y vuélvase a colocardespués de haberla girado), y colocamos el diafragma con dos ranuras. Ponemos la lámpara a laizquierda sobre una hoja de papel, y a continuación, ponemos el prisma de acuerdo con las figuras 1y 2 de los montajes. Dibujamos la silueta del prisma y marcamos dos puntos para cada rayo y lospuntos de incidencia.

EXPERIMENTO 1. Prisma de desviaciónLos rayos inciden normales a los catetos del triángulo, produciéndose la reflexión total en lahipotenusa.Resultado: desviación de 90 grados.

EXPERIMENTOS 2. Prisma de reenvío

Los rayos inciden normales a la hipotenusa, por lo que no se refractan. Los rayos luminosos incidenen los catetos con un ángulo de 45 grados (superior al ángulo límite) por lo que se reflejan totalmente.Los rayos luminosos, por último, abandonan el prisma normalmente a la hipotenusa.Resultado: la desviación es de 180 grados produciéndose un intercambio de los rayos superior einferior.



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0 3.7 REFRACCIÓN EN EL PRISMA

Material

1 lámpara.experimentos1 diafragma 1 y 2 ranuras

1 prima isósceles1 modelo trapezoidal1 cubeta de plástico1 disco óptico2 cables de conexión1 fuente de alimentación1 hoja de papel1 regla graduada

Llamamos prisma aun cuerpo transparente cuyas caras forma un ángulo, sino diremos que es uncuerpo plano paralelo.

OBJETOEstudiar la marcha de rayos en diversos prismas.

PREPARACIÓNRealizamos el montaje de acuerdo con la figura. Utilizamos la lámpara de experimentos con la ranurarectangular para luz paralela (retírese la cubierta frontal si es necesario y vuélvase a colocar despuésde haberla girado), y colocamos el diafragma con dos ranuras. La ponemos a la izquierda sobre unahoja de papel, y, a continuación ponemos el prisma, en cada caso marcamos dos puntos para cadarayo y los puntos de incidencia en cada prisma y el punto de salida.

EXPERIMENTO 1Hacemos incidir el rayo luminoso con un ángulo menor de 90 grados en un cateto del prisma.Dibujamos, por medio de un regla, los rayos de entrada y de salida de forma que se corten, despuésde quitar el prisma. El ángulo que se forma entre los dos rayos se llama ángulo de desviación. Semide el ángulo de desviación con el disco graduado.

EXPERIMENTO 2Repetimos el ensayo anterior girando el prisma isósceles, mientras que observamos la variación delángulo de desviación. Tratamos de obtener la posición parala cual la desviación sea mínima.Resultado: el ángulo de desviación mínima vale ……… La entrada del rayo en este caso es simétrica.

EXPERIMENTO 3Cambiamos de prisma, utilizamos el ángulo de 70 grados del modelo trapezoidal; lo giramos paraobtener la posición de desviación mínima. Trazamos los rayos y medimos el ángulo de desviación.Resultado: al aumentar el ángulo refractante del prisma aumenta la desviación.

EXPERIMENTO 4Intentamos producir una desviación con el ángulo de 90 grados de la cubeta llena de agua y, a

continuación, con el prisma isósceles, por su ángulo recta.Resultado: el prisma de agua puede desviar el rayo aún con un ángulo refractante de 90 grados. Estoes debido a que el ángulo límite es más grande que en el vidrio (L^V = 41´8; Lâ = 48´7 grados).Obsérvese que hay una clara descomposición de la luz blanca en colores.



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0 4.1 REFRACCIÓN DE LAS LENTES CONVERGENTES

Material


1 modelo semicircular2 modelos planoconvexos2 cables de conexión1 fuente de alimentaciónHoja de papelRegla

Hasta ahora hemos estudiado la refracción en superficies planas, los medios ópticos que tienesuperficies curvas constituyen las lentes.

OBJETOEstudiar la marcha de rayos sobre modelos de lentes convergentes.

PREPARACIÓNUtilizamos la lámpara para experimentos con la abertura rectangular para luz paralela (si esnecesario, retírese la cubierta y vuélvase a poner girada). Fijamos el diafragma de tres ranuras a lalámpara y la colocamos sobre un folio en el que previamente se ha dibujado una recta (eje óptico).Hacemos coincidir el rayo luminoso con dicha recta. Se coloca el cuerpo planoconvexo, de forma quelos rayos incidan sobre su cara plana, y que el rayo central no se desvíe. Dibujamos su contorno y elcentro de la lente, L1.

EXPERIMENTO 1Los tres rayos inciden normales a la lente y simétricamente al eje óptico, refráctandose, seconcentran en un punto del eje óptico, foco. Marcamos el punto y lo denominamos F; la distancia FL1se denomina focal de la lente.

Resultado: la distancia focal de la lente es de … mm.

EXPERIMENTO 2Colocamos una segunda lente, de acuerdo con la figura 2. el centro de la lente, L2, esté exactamenteen la superficie de separación. Determinamos de nuevo la distancia focal.Resultado: la distancia focal de la lente es de … mm.

EXPERIMENTO 3Repetimos el experimento con el modelo semicircular. El centro de la lente está, aproximadamente,en el punto medio del modelo.Resultado: la distancia focal es de … mm.

CONCLUSIÓNUna lente convergente concentra los rayos en el foco. La distancia focal disminuye al aumentar lacurvatura de la lente.



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0 4.2 RAYOS MARGINALES DE UNA LENTE

Material


2 modelos planoconvexos2 cables de conexión1 fuente de alimentaciónHoja de papelRegla

OBJETOEstudiar el distinto comportamiento que hay entre los rayos próximos al eje y los rayos más alejados(rayos marginales).

PREPARACIÓNUtilizamos la lámpara para experimentos con la abertura rectangular para luz paralela (si esnecesario, retírese la cubierta y vuélvase a poner girada). Fijamos el diafragma de cinco ranuras a lalámpara y la colocamos sobre un folio en que previamente se ha dibujado una recta (eje óptico).

Hacemos coincidir el rayo luminoso con dicha recta. Se coloca el cuerpo planoconvexo, de forma quelos rayos incidan sobre su cara plana, y que el rayo central no se desvíe. Dibujamos su contorno.

EXPERIMENTOHacemos incidir los tres rayos centrales simétricamente, tapando los marginales; marcamos el fococorrespondiente. A continuación, tapamos los tres rayos centrales y marcamos el nuevo foco.

CONCLUSIÓNLa distancia focal de los rayos marginales es menor que la de los rayos próximos al foco.Consideraremos la focal de una lente, la correspondiente a los rayos próximos al eje, rayosparaxiales. Suprimiendo los rayos marginales podemos mejorar la nitidez de la imagen obtenida conuna lente.



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0 4.3 CONSTRUCCIÓN DE IMÁGENES EN LAS LENTES CONVERGENTES

Material


1 diafragma 3 y 5 ranuras2 modelos planoconvexos2 cables de conexión1 fuente de alimentaciónHoja de papelRegla

Como se hizo en las experiencias de construcción de imágenes en los espejos esféricos, en las lentestambién es necesario conocer la marcha de tres rayos especiales.

OBJETODistinguir, entre todos los rayos que llegan a una lente, tres de ellos, porque se sabe cómo serefractan.

PREPARACIÓNUtilizamos la lámpara para experimentos con la abertura rectangular para luz paralela (si es neceario,retírese la cubierta y vuélvase a poner girada). Fijamos el diafragma de tres ranuras en la lámpara yla colocamos sobre un folio, en el que previamente, se ha dibujado una recta (eje óptico). Hacemoscoincidir el rayo luminoso central con dicha recta. Se colocan dos cuerpos planoconvexos para formaruna lente bicóncava, y que el rayo central no se desvíe. Dibujamos su contorno y el centro de la lente.

EXPERIMENTO

Determinamos el foco de la lente, marcándolo con un punto. Simétricamente el centro de la lente y ala misma distancia focal, se traza el segundo foco.Ponemos en la lámpara el diafragma con una ranura. Marcamos cada rayo con dos puntos y losunimos con una regla después de retirar la lente.

Determinamos la marcha de cada uno de los tres rayos:(1) Rayo del infinito, el rayo luminoso debe de ponerse paralelo al eje óptico a un cm de él.(2) Rayo focal, se hace pasar por el foco objeto, F, al rayo luminoso.(3) Rayo principal, se hace pasar el rayo por el centro de la lente.

CONCLUSIONES1. El rayo que llega paralelo al eje (procede de un objeto situado en el infinito), se refracta

pasando por el foco imagen, F´.

2. el rayo focal es el rayo que pasa por el foco objeto, F, y se refracta saliendo paralelo al ejeóptico.

3. el rayo principal o que pasa por el centro de la lente, no se desvía.



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0 4.3.1 CÁLCULO DE LA DISTANCIA FOCAL DE LENTES CONVERGENTES

Material

1 lente f = +100 mmFolio de papel

Regla graduada en mm

Podemos determinar fácilmente la distancia focal de un lente concentrando los rayos del sol en un

punto (foco), y midiendo la distancia de la lente al foco. Pero tenemos otro método para determinar lafocal de una lente cuando no luce el sol.

OBJETODeterminar la distancia focal de una lente.

PREPARACIÓNTrazamos en el centro de un folio 5 rectas paralelas con un intervalo de un centímetro.

EXPERIMENTOColocamos la lente sobre las rectas paralelas y dirigimos la vista desde unos 60 cm de distancia. Lasrectas se ven a través de la lente a un intervalo algo mayor.Ahora elevamos lentamente la lente, las rectas se ven cada vez a un intervalo mayor; hasta que el

intervalo se vea doble, a través de la lente. La distancia lente-sistema de rectas es entonces la mitadde la distancia focal.

Justif icación teórica del método: en la marcha derayos se conoce el tamaño del objeto, y; el tamañode la imagen, Y´, y la distancia objeto s. Trazandoel rayo principal (1) y el rayo del del infinito, paraleloal eje óptico (2) se obtiene una imagen virtualsituada en el foco objeto.De la semejanza de triángulo se deduce:

y´/y = -s´/s

Entonces: f = -s´= 2s.



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0 4.4 IMAGEN DE UN PUNTO EN UNA LENTE CONVERGENTE

Material


1 diafragma 3 y 5 ranuras2 modelos planoconvexos2 cables de conexión1 fuente de alimentaciónHoja de papelRegla

OBJETOFormar la imagen de un punto luminoso en una lente convergente.

PREPARACIÓNLa utilización de la lámpara para experimentos con la abertura rectangular para luz paralela (si esnecesario, retírese la cubierta y vuélvase a poner girada). Fijamos el diafragma de tres ranuras en lalámpara y la colocamos sobre un folio, en que previamente se ha dibujado una recta (eje óptico).Hacemos dos cuerpos planoconvexos para formar una lente bicóncava, y que el rayo central no sedesvíe. Dibujamos su contorno y el centro de la lente.

EXPERIMENTODeterminamos el punto donde los rayos se cortan después de refractarse (foco imagen de la lente),marcándolo con un punto. Simétricamente al centro de la lente y a la misma distancia focal se trazael segundo foco (foco objeto).A continuación utilizamos la ranura para luz divergente (retírese la cubierta y póngase al revés).Hacemos incidir el rayo central algo oblicuo al eje óptico, procurando que el filamento de la bombilla

quede dentro de la hoja de papel. Marcamos cada rayo con dos puntos y los unimos con un regla,después de retirar la lente.Resultado: los rayos después de haberse refractado, se concentran en un punto, que es el puntoimagen del filamento de la bombilla.



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0 4.4.1 LEY DE FORMACIÓN DE IMÁGENES PARA LAS LENTES CONVERGENTES I

Material


1 varilla de 10 cm1 jinete1 jinete con tornillo1 jinete con ranura1 portalentes1 pantalla blanca1 diafragma en L1 lente, f = +100 mm1 diafragma en L1 lente, f = +100 mm1 diafragma circular d = 202 cables de conexión1 fuente alimentación

OBJETOEstudiar la relación entre las distancias objeto, imagen y la distancia focal.

PREPARACIÓNSe realiza el montaje de acuerdo con la figura. Colocamos en el extremo del banco la lámpara deexperimentación por el lado del diafragma circular y con el diafragma en L. a continuación, a unos 15cm (distancia entre la lente y el diafragma en L) se coloca la lente (f = +100 mm), montada en suportalentes y jinete. Fijamos la pantalla al jinete con ranura a unos 30 cm de la lente.

EXPERIMENTO 1

Tanteamos la posición de la pantalla para que la imagen sea nítida. Si colocamos el diafragmacircular sobre la lente la imagen se vuelve más nítida pero menos luminosa.Medimos la distancia del objeto a la lente, distancia objeto, s; la distancia de la lente a la pantalla,distancia imagen, s´y el tamaño relativo de la imagen al objeto: aumento/reducción.Variamos la distancia objeto a 20 cm y 25 cm y obtenemos sus respectivas imágenes. Con los datosse pueden reflejar en una tabla:

Distancia objeto Distancia imagen Aumento/Reducción

15 cm ................ .................20 cm ................ .................25 cm ................ .................

Resultado: cuando la distancia objeto es doble que la distancia focal, la imagen es del mismo tamañoque el objeto.

EXPERIMENTO 2Repetimos el experimento con la lente de focal 50 mm. Ajustamos las distancias del objeto a lasdistancias dadas por la tabla:

Distancia objeto,s Distancia imagen, s´ Aumento/reducción

8 cm ................ .................10 cm ................ .................15 cm ................ .................



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CONCLUSIÓNLas imágenes de las lentes convergentes son reales e invertidas, siempre que el objeto esté a unadistancia mayor que la distancia focal. Obtenemos imágenes aumentadas cuando la distancia objetoes menor que el doble de la distancia focal y para distancias mayores las imágenes serán reducidas.



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0 4.4.2 LEY DE FORMACIÓN DE IMÁGENES PARA LAS LENTESCONVERGENTES II

Material

1 banco óptico

1 lámpara-experimentos1 varilla de 10 cm1 jinete1 jinete con tornillo1 jinete con ranura1 portalentes1 pantalla blanca1 diafragma en L1 lente, f = +100 mm1 diafragma circular d = 202 cables de conexión1 fuente alimentación

OBJETOEstudiar la relación entre las distancias objeto, imagen y la distancia focal, y del tamaño del objeto y laimagen.

PREPARACIÓNSe realiza el montaje de acuerdo con la figura. Colocamos en el extremo del banco la lámpara deexperimentación por el lado del diafragma circular y con el diafragma en L. A continuación, a unos 15cm (distancia entre la lente y el diafragma en L), se coloca la lente (f = +100 mm), montada en suportalentes y jinete. Fijamos la pantalla al jinete con ranura a unos 30 cm de la lente.

EXPERIMENTO

Tanteamos la posición de la pantalla para que la imagen sea nítida. Si colocamos el diafragmacircular sobre la lente la imagen se vuelve más nítida pero menos luminosa.Medimos la distancia del objeto a la lente, distancia objeto, s; la distancia de la lente a la pantalla,distancia imagen, s´, los tamaños de la imagen y del objeto. Variamos la distancia objeto a 20 cm y 25cm y obtenemos sus respectivas imágenes. Los datos se pueden reflejar en una tabla:

Distancia objeto Distancia imagen Tamaño imagen y´15 cm … …mm20 cm … …mm25 cm … …mm

Resultado: determinar la distancia focal a partir de las distancias s y s´, aplicando la ecuación de la

formación de imagen:

l/s + l/s´= l/f

Comprobar la relación entre el aumento y las distancias objeto e imagen:

y´/y = -s´/s

CONCLUSIÓNConociendo la distancia focal de la lente, es posible calcular la distancia imagen a partir de ladistancia objeto, aplicando la ley de formación de imágenes. También el tamaño imagen lo podemoscalcular con el tamaño de objeto y sus respectivas distancias.



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0 4.5 REFRACCIÓN DE LA LUZ EN LENTES DIVERGENTES

Material


2 modelos planocóncavos2 cables de conexión1 fuente alimentaciónHoja de papelRegla

OBJETOEstudiar el efecto de refracción de la luz en las lentes divergentes.

PREPARACIÓNUtilizamos la lámpara para experimentos con la abertura rectangular para luz paralela (si esnecesario, retírese la cubierta y vuélvase a poner girada). Fijamos el diafragma de tres ranuras a la

lámpara y la colocamos sobre un folio en el que, previamente, se ha dibujado una recta (eje óptico).Hacemos coincidir el rayo luminoso central con dicha recta. Se coloca el cuerpo planocóncavo, deforma que los rayos incidan sobre su cara plana, y que el rayo central no se desvíe.Dibujamos el contorno y marcamos el centro de la lente, L.

EXPERIMENTOLos tres rayos inciden normales a la lente y simétricamente al eje óptico. Los rayos se refractan de talmanera que divergen. Marcamos los rayos con dos puntos cada uno y los trazamos después deretirar la lente, usando una regla. Prolongamos los rayos refractados hasta su intersección, en el ejeóptico. Denominamos a este punto de dispersión, foco y lo marcamos con F. a la distancia LF lallamamos distancia focal. Para diferenciarlas de la distancia focal de las lentes convergentes leponemos signo menos (-).

CONCLUSIÓNLos rayos paralelos la eje se refractan de tal manera, que parecen venir de un punto de dispersión,que llamamos foco.



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0 4.6 FORMACIÓN DE IMÁGENES ENLENTES DVIERGENTES

Material


1 diafragma 3 y 5 ranuras1 model planocóncavo2 cables de conexión1 fuente de alimentaciónHoja de papelRegla

El método de construcción de imágenes en lentes divergentes es el mismo que en lentesconvergentes (0 4.3), o sea que se estudia el comportamiento de los tres rayos especiales.

OBJETODistinguir, entre todos los rayos que llegan a una lente, tres de ellos para averiguar cómo se refractan.Construir la imagen dada por una lente divergente.

PREPARACIÓNUtilizamos la lámpara para experimentos con la abertura rectangular para luz paralela (si es necesarioretírese la cubierta y vuélvase a poner girada). Fijamos el diafragma de tres ranuras en la lámpara y lacolocamos sobre un folio en que previamente se ha dibujado una recta (eje óptico). Hacemos coincidirel rayo luminoso central con dicha recta y se coloca el cuerpo planocóncavo, de forma que el rayocentral no se desvíe. Dibujamos su contorno y el centro de la lente.

EXPERIMENTODeterminamos el foco de la lente. Marcando con dos puntos cada rayo que se dispersa, dibujamos losrayos después de retirar la lente, la prolongación de dichos rayos nos dan un punto en el eje, es elfoco imagen F´. simétricamente al centro de la lente y a la misma distancia focal, se traza el segundofoco, el foco objeto, F.Ponemos en la lámpara el diafragma con una ranura y la colocamos para que el rayo tenga la

dirección de cada uno de los rayos que estudiamos. Marcamos cada rayo con dos puntos y losunimos con una regla después de retirar la lente:

1) Rayo del infinito, el rayo luminoso debe de ponerse paralelo aleje óptico a 1 cm de él.2) Rayo focal, se hace pasar por el foco objeto, F, el rayo luminoso.3) Rayo principal, se hace pasar el rayo por el centro de la lente.

CONCLUSIONES1. El rayo que llega paralelo al eje (procede de un objeto situado en el infinito), se refracta

dispersándose; es como si procediera de un punto de dispersión, el foco objeto, F.2. El rayo focal es el rayo que pasa por el foco imagen, F´, y se refracta saliendo paralelo al eje

óptico.3. El rayo principal, o que pasa por el centrro de la lente, no se desvía.



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0 4.6.1 MEDIDA DE LA DISTANCIA FOCAL DE UNA LENTE DIVERGENTE

Material

1 lente f = 100 mmFolio de papel

Regla graduada en mm

OBJETODeterminar la distancia focal de una lente divergente.

PREPARACIÓNTrazamos, en el centro de un folio, 5 rectas paralelas con un intervalo de un centímetro.

EXPERIMENTOColocamos la lente sobre las rectas paralelas y dirigimos la vista desde unos 60 cm de distancia. Lasrectas se ven a través de la lente a un intervalo algo menor.Ahora elevamos lentamente la lente, las rectas se ven cada vez a un intervalo menor; hasta que elintervalo se vea a la mitad, a través de la lente. La distancia lente-sistema de rectas es entonces la

distancia focal.

Justificación teórica del método: hay queconsiderar que tanto la distancia focal como ladistancia objeto son negativas.En la marcha de rayos se conoce el tamaño delobjeto, y; el rayo principal (1) y el rayo del infinito,paralelo al eje óptico (2) se obtiene una imagenvirtual situada en el foco imagen.De la semejanza de triángulo se deduce:

y´/y = -s´/s

Entonces: -f = -2s´= s.



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0 4.7 IMAGEN DE UN PUNTO CON UNA LENTE DIVERGENTE

Material


2 modelos planocóncavo2 cables de conexión1 fuente de alimentaciónHoja de papelRegla

OBJETOFormar la imagen de un punto luminoso en una lente divergente.

PREPARACIÓNUtilizamos la lámpara para experimentos con la abertura rectangular para luz divergente (si esnecesario, retírese la cubierta y vuélvase a poner girada). Fijamos el diafragma de tres ranuras en lalámpara y la colocamos sobre un folio en que previamente se ha dibujado una recta (eje óptico).Se coloca la lente divergente normal al eje óptico.Dibujamos su contorno y el centro de la lente.

EXPERIMENTOHacemos incidir el rayo central algo oblicuo al eje óptico, procurando que el filamento de la bombillaquede dentro de la hoja de papel. Marcamos cada rayo con dos puntos y los unimos con una regla

después de retirar la lente, trazamos las prolongaciones de dichos rayos que se cortarán al puntoimagen del filamento de la bombilla.

CONCLUSIÓNLa luz que procede de un objeto puntual y que incide en una lente divergente no se concentradespués de la refracción. Las prolongaciones de los rayos nos dan un punto aparente de la imagen.



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0 4.7.1 IMÁGENES EN LENTES DIVERGENTES

Material

1 lente, f = -100 mm

OBJETOConocer las características de las imágenes formadas por lentes divergentes.

EXPERIMENTOSostenemos la lente de forma que podamos ver un objeto cercano. El objeto lo observamosreducido. Luego observamos un objeto lejano, la imagen es reducida pero el campo visual esconsiderablemente mayor.Tratamos de recoger en una pantalla la imagen de un objeto cercano. No lo logramos, ya que unalente divergente da constantemente una imagen virtual que sólo se forma en nuestra retina.

CONCLUSIÓNUna lente divergente produce imágenes virtuales. La imagen disminuye de tamaño al aumentar ladistancia del objeto y el campo visual se hace mayor.



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0 4.8 ABERRACIÓN ESFÉRICA DE LAS LENTES

Material

1 banco óptico1 varilla de 10 cm

1 jinete con tornillo2 portalentes1 pantalla blanca1 disco circular1 lente, f = +100 mm2 cables de conexión1 lámpara experimentos2 jinetes1 jinete con ranura1 portadiapositivas1 diafragma circular1 lente, f= +50 mm1 diapositiva

1 fuente alimentación

OBJETOMostrar como influyen los rayos marginales en la obtención de una imagen nítida.

PREPARACIÓNSe realiza el montaje de acuerdo con la figura. Colocamos en el extremo del banco la lámpara deexperimentación por el lado de la abertura circular. Delante de la lámpara colocamos la lente de focal50 mm, que hace de lente condensadora, a la que fijamos una diapositiva –objeto-, por medio de suportadiapositiva. A 15 cm de la diapositiva colocamos la lente de focal 100 mm- lente reproductora.En el extremo del banco colocamos la pantalla.

EXPERIMENTOProyectamos la diapositiva sobre la pantalla, la imagen debe de obtenerse nítidamente, para ellodesplazamos la pantalla.Fijamos el diafragma circular a la lente reproductora, suprimiendo los rayos marginales. Podemosmover ligeramente la pantalla para que la imagen sea lo más nítida posible. Observamos la posiciónde la pantalla.Ahora cambiamos el diafragma por el disco circular, así se suprimen los rayos próximos al eje ymovemos la pantalla para obtener de nuevo una imagen nítida. Observamos de nuevo la posición dela pantalla.

CONCLUSIÓNLos rayos marginales se refractan más que los rayos centrales, por lo que las imágenes formadas apartir de los rayos marginales se encuentran más cerca de la lente reproductora, esta distinta

situación de imagen se traduce en una falta de nitidez, que se conoce con el nombre de aberraciónesférica.



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0 4.9 ABERRACIÓN CROMÁTICA DE LAS LENTES

Material


1 jinete con tornillo3 portalentes1 pantalla blanca1 lente, f = +50 mm1 diapositiva1 fuente de alimentación1 lámpara experimentos2 jinetes1 jinete con ranura1 portadiapositivas1 juego filtros cromáticos1 lente, f = +100 mm2 cables de conexión

OBJETOExplicar la formación de bordes coloreados en las imágenes originadas por una lente iluminada conluz blanca.

PREPARACIÓNSe realiza el montaje de acuerdo con la figura. Colocamos en el extremo del banco la lámpara deexperimentación por el lado de la abertura circular. Delante de la lámpara colocamos la lente de focal50 mm, que hace de lente condensadora, a la que fijamos una diapositiva –objeto-, por medio de suportadiapositivas. A 15 cm de la diapositiva colocamos la lente de focal 100 mm –lente reproductora-.En el extremo del banco ponemos la pantalla.

EXPERIMENTOProyectamos la diapositiva sobre la pantalla, la imagen debe obtenerse nítidamente, para ellodesplazamos la pantalla.Colocamos un filtro cromático rojo en un portalentes, inmediatamente detrás de la lente de focal 50mm. La imagen es ahora roja, y ajustamos la nitidez de la imagen moviendo la pantalla. Observamosla posición de la pantalla.Reemplazamos el filtro rojo por el azul; y volvemos a ajustar la imagen para que sea lo más nítidaposible, observando la nueva posición de la pantalla.

CONCLUSIÓNLa luz azul produce imágenes que se encuentran más cerca de la lente que la luz roja. La luz azul serefracta más intensamente que la luz roja.Las lentes desdoblan la luz blanca al formar imágenes, formando antes la imagen azul y después la

imagen roja, esto crea una falta de nitidez en la imagen formada.



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0 5.2 DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ BLANCA POR UN PRISMA

Material:1 banco óptico1 lámpara experimentos1 varilla 10 cm

3 jinetes2 jinetes/tornillo1 jinete con ranura2 portalentes1 portadiapositivas1 pantalla blanca1 diafragma/ranura1 lente, f = +50 mm1 lente, f = +100 mm1 mesa para prismas1 prisma de 60 gd.1 juego filtros cromáticos2 cables de conexión

1 fuente alimentación

OBJETOComprobar que la luz blanca está formada por luz de muchos colores.

PREPARACIÓNSe realiza el montaje de acuerdo con la figura. Colocamos en el extremo del banco la lámpara deexperimentación por el lado de la abertura circular. Delante de la lámpara colocamos la lente de focal50 mm, a 50 mm del filamento, con lo que se obtiene un haz de luz paralela.Fijamos, a 5 cm de la lente, el diafragma de ranura a un portalentes, por medio de unportadiapositivas. A continuación, por medio de un jinete y portalentes colocamos la lente de focal

100 mm.A unos 50 cm de la lámpara, se coloca la pantalla en un jinete con ranura sobre el banco.Desplazando la lente 100, lo necesario, se obtiene la imagen nítida sobre la pantalla de la ranura.

EXPERIMENTO 1A 35 cm de la lámpara se coloca la mesa portaprismas, por medio de un jinete, y sobre ella,ponemos el prisma. Manteniendo la distancia, movemos lateralmente la pantalla, buscando elespectro de colores. Una vez conseguido, giramos el prisma para que el ángulo sea lo más pequeñoposible (refracción mínima, ver Exp. 0 3.7). Para ampliar el espectro se gira la pantalla, oblícuamentea la trayectoria de los rayos.¿Qué color se refracta más? ¿Y cuál se refracta menos?

EXPERIMENTO 2

Quitamos la lente de focal 50 mm, sin mover el resto de los elementos, y la colocamos detrás delprisma, recibiendo los rayos del espectro. Se observa que el espectro vuelve a unirse, formando luzblanca.

EXPERIMENTO 3Para obtener el espectro de otro color, se coloca un filtro cromático en la lente de focal 50 mm delmontaje del experimento 1, si no se consiguen distintos colores se dice que la luz que da el filtro esun color simple.

CONCLUSIÓNEl prisma descompone la luz blanca en un espectro de colores. La causa de esto es la distintarefracción de la luz para cada color. Este fenómeno se llama dispersión de la luz. El color que másse refracta es el violeta y el que menos, el rojo.



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0 5.3 MEZCLA ADITIVA DE COLORES

Material


3 jinetes2 jinetes/tornillo1 jinete con ranura3 portalentes1 pantalla blanca3 filtros cromáticos aditivos6 cables-conexión1 fuente alimentación

OBJETOMostrar que la mezcla aditiva de tres colores básicos nos produce la sensación de luz blanca. Losdemás colores pueden obtenerse por combinación de estos tres colores.

PREPARACIÓNSe realiza el montaje de acuerdo con la figura. Sobre un riel se colocan las tres lámparasenchufables, con sus soportes y jinetes; la lámpara central se suplementa con dos jinetes más.Cada lámpara tendrá uno de los tres filtros cromáticos.La pantalla se coloca en el jinete con ranura en el segundo riel, que se sitúa perpendicularmente al

otro, frente a las tres lámparas.

EXPERIMENTOCada una de estas lámparas proyectará sobre la pantalla una mancha circular de un color básico; seposicionan, de forma que se corten las manchas de dos en dos, y en el centro se superpongan lastres manchas.¿Qué colores se forman al superponerse dos círculos cromáticos?¿Qué color se obtiene en la superposición de los tres colores básicos?

Resultado: Colores básicos Mezcla aditiva

Rojo y verde ................Azul y verde ................Rojo y azul ................Rojo,verde y azul …………..



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0 5.4 MEZCLA SUSTRACTIVA DE COLORES

Material

1 juego de filtros cromáticos sustractivos

La composición de colores en televisión se obtiene, según las reglas de la adición dadas en laexperiencia anterior. La composición de los colores en la impresión se realiza sustractivamente apartir de unos colores básicos.

OBJETOObtener colores sustractivamente usando los tres colores básicos.

EXPERIMENTOSe toman los filtros cromáticos sustractivos: azul-cian, amarillo y púrpura, y se colocan uno sobreotro, contemplándolos a la luz del día. Observamos que en los lugares de superposición se formannuevos colores.Observar con atención especial el lugar donde los tres colores básicos se superponen.

Resultado:

Colores básicos sustractivos Mezcla sustractiva Azul-cian y amarillo ................Púrpura y amarillo ................ Azul-cian y púrpura ................ Azul-cian, amarillo y púrpura ................



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0 6.1.1 MODELO DE OJO

Material


1 jinete1 jinete/tornillo1 jinete con ranura1 lente, f = 50 mm1 lente, f = 100 mm1 portalentes1 portadiapositivas1 diafragma circular d = 201 juego-diafragma orificio1 diafragma „L“1 pantalla blanca2 cables conexión1 fuente alimentación

OBJETOReproducir el sistema óptico de imágenes del ojo, y estudiar la función de la pupila.

PREPARACIÓNSe realiza el montaje de acuerdo con la figura. Colocamos en el extremos del banco la lámpara deexperimentación por el lado del diafragma circular y con el diafragma en L; a unos a 40 cm se pone lalente (f = 100 mm), a modo de cristalino; en ésta se coloca un diafragma circular con suportadiapositivas, el diafragma circular debe de encontrarse hacia la fuente luminosa. El diafragmacircular hace la función de la pupila.A unos 11 cm de la lente se coloca la pantalla, que representa la retina. Desplazamos el jinete de lalente hasta obtener una imagen nítida.

EXPERIMENTO 1Acercamos el objeto a observar (el jinete de la lámpara y el diafragma L). la imagen se vuelve difusa.Moviendo la pantalla es posible obtener de nuevo una imagen nítida. Sin embargo, en el ojo no esposible modificar la distancia lente-pupila.Ahora, acercamos el objeto (el diafragma en L) moviendo el jinete de la lámpara, a unos 7 cm deldiafragma circular y sustituimos la lente de focal 100 mm por la de 50 mm, o sea, por una másgruesa. Observamos de nuevo una imagen nítida y aumentada.El ojo logra este engrosamiento del cristalino por medio de la contracción del músculo ocular. Estaadaptación del ojo a un objeto más cercano se le llama acomodación.

EXPERIMENTO 2Vamos a estudiar la función de la pupila como órgano que regula la intensidad luminosa que debe dellegar a la retina.

Sustituimos de nuevo la lente de 50 mm por la de focal 100 mm y colocamos el objeto al principio delbanco. Cambiamos el diafragma circular de la lente por un diafragma menor, de 3 mm. Se obtieneuna imagen menos iluminada pero más nítida (a esta función se la llama contracción pupilar).También la acomodación es menos crítica. Ésto se comprueba cambiando ligeramente el objeto deposición.

CONCLUSIÓNEl ojo puede ver nítidamente objetos a diversas distancias por medio de un cambio de focal en elcristalino (que se hace más grueso). Esta cualidad del ojo se llama acomodación. La pupila regula laintensidad de luz que entra en el ojo.



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0 6.2 MIOPÍA

Material

1 lámpara-experimentos1 modelo semicircular

1 modelo planoconvexo1 modelo planocóncavo2 cables de conexión1 fuente de alimentación

El ojo miope es excesivamente alargado y forma la imagen delante de la retina.

OBJETIVOConstruir el modelo de ojo miope y estudiar su corrección.

PREPARACIÓNUtilizamos la lámpara de experimentos por el lado de la abertura rectangular para luz divergente(retírese eventualmente la cubierta y vuélvase a colocar al revés). Colocamos la lámpara sobre unahoja de papel, y señalamos su posición. A continuación, ponemos el modelo semicircular, a modo decristalino, a 4 cm de la lámpara. El lado plano debe de quedar hacia la lámpara.

EXPERIMENTO 1Dirigimos el haz divergente de rayos, procedentes de un objeto cercano, hacia el cristalino. Los rayosse concentran en un punto que corresponderá a un punto de la retina; se marca con una líneaperpendicular al eje óptico.Resultado: los objetos cercanos se forman nítidamente en la retina sin acomodación en un ojo miope.

EXPERIMENTO 2

Ahora utilizamos la abertura para luz paralela de la lámpara para experimentos (retírese la cubierta ycoloquése al revés). El haz de rayos paralelo proviene de objetos alejados. El cristalino los concentraen un punto situado detrás de la retina.

Para realizar el efecto de la acomodación del cristalino colocamos el modelo planoconvexo. Seobserva que el punto de concentración se sigue formando delante de la retina.Resultado: el miope no puede formar nítidamente las imágenes de objetos alejados.

EXPERIMENTO 3En el experimento anterior se ha visto que la imagen no se puede formar en la retina aunque actúa laacomodación del cristalino, para formar dicha imagen es necesario colocar una lente divergente unos2 cm delante del cristalino. Para ello colocamos el modelo planocóncavo delante del modelosemicircular.

Resultado: la miopía se corrige con lentes divergentes que acercan la imagen formada a la retina.



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0 6.3 HIPERMETROPÍA

Material

1 lámpara experimentos1 modelo semicircular

2 modelos planoconvexos2 cables de conexión1 fuente de alimentación

El ojo hipermétrope es un ojo corto y la imagen se forma detrás de la retina.

OBJETOEstudiar un modelo de ojo hipermétrope y su posible corrección.

PREPARACIÓN

Utilizamos la lámpara para experimentos con la abertura rectangular para luz paralela (si esnecesario, retírese la cubierta y coloquése al revés). La colocamos sobre una hoja de papel.Señalamos la posición de la lámpara; a 4 cm se coloca el modelo semicircular, con la cara planahacia ésta. El punto donde se concentran los rayos es elpunto donde se formaría la imagen en un ojonormal si el objeto estuviese lejos. Se marca esta posición. La distancia del modelo semicircular aeste punto representa el diámetro del ojo normal. Acortamos esta distancia en 37 mm de acuerdo conla figura.

EXPERIMENTO 1La colocación de una lente planconvexa junto a la semicircular hace el efecto de la acomodación delojo. Sin embargo, este efecto no es suficiente para que se forme la imagen en la retina.

EXPERIMENTO 2

Seguimos con la lámpara para luz paralela (retírese o coloquése al revés), vemos que en este casolos rayos se concentran delante de la posición marcada para la retina.

Resultado: el ojo hipermétrope concentra los rayos procedentes de un objeto alejado, en este caso, síque ayuda la acomodación a formar la imagen en la retina.

EXPERIMENTO 3Es posible corregir la hipermetropía con ayuda de una lente convergente. Para hacer un modelo deesta corrección utilizamos la lámpara para luz divergente (damos la vuelta a la cubierta), colocamosuna segunda sección planoconvexa que nos permita concentrar los rayos divergentes en la retina(visión de objetos cercanos).

CONCLUSIÓN

El ojo hipermétrope es un ojo muy poco convergente, puede ver los objetos lejanos, debido a sufacultad de acomodación; pero las imágenes de los objetos próximos se forman detrás de la retina.La visión hipermétrope se corrige con lentes convergentes.



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0 6.4 LA PRESBICIA O VISTA CANSADA

Material

1 lámpara experimentos1 modelo semicircular

2 modelos planoconvexos2 cables de conexión1 fuente de alimentación

El cristalino se endurece con los años, por lo que pierde su poder de acomodación, constituyendo undefecto de la visión propio de las personas mayores.

OBJETOReproducir un modelo de ojo que presente presbicia y realizar su acomodación.

PREPARACIÓNUtilizamos la lám

4_Manual P9100-4GS Optica

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