Galicia. Examen EBAU resuelto de Física. Junio 2021

PREGUNTA 4. Desarrolle esta práctica:

Se midieron en el laboratorio los siguientes valores para las distancias objeto/imagen de una lente convergente.

 

 

 

a)  Explique el montaje experimental utilizado.

b)  Represente gráficamente 1/s’ frente a 1/s y determine el valor de la potencia de la lente.

 

 

a)   El montaje típico es como se representa en la figura, donde A es un foco luminoso, B es una lente convergente situada de tal modo que los rayos que recibe de A sean paralelos, C es un objeto a reproducir, D es la lente convergente a estudio y E es una pantalla donde se forma la imagen, que se busca que sea real e invertida.

 

 

 

Dichos objetos deben estar alineados (con el plano de simetría de lentes y pantallas perpendiculares a la línea central de unión de los mismos) al eje óptico.

 

Para asegurar el montaje, los elementos deben ir colocados, por ejemplo, en bastidores, siendo ésta la solución que encuentran las cajas de los equipos didácticos de óptica. Además, son convenientes barreras que limiten el paso de la luz por los laterales (“pupilas” de entrada de luz y/o de salida) para evitar excesiva luminosidad y otras interferencias de tipo luminoso, al igual que es buena una limitación importante de luz externa a la experiencia, lo que facilita la claridad de la imagen.

 

Para asegurar una claridad uniforme en la imagen, debemos encontrar también un origen plano (por ejemplo, una diapositiva), ya que como se puede observar en las expresiones teóricas, las imágenes de un punto a una determinada distancia del plano focal serán formadas en un determinado plano, y, si el origen no es plano, las imágenes de puntos diferentes se formarían en planos también diferentes, y no todas en el plano de la pantalla.

 

Como precaución, debemos acordarnos de que las superficies ópticamente activas, como las de las lentes, deben estar limpias, sin marcas de dedos, por ejemplo, lo que siempre hace que la imagen empeore su calidad. Y, en cuanto a la seguridad, al necesitar luz, tener precaución con las normas de uso de aparatos eléctricos.

 

Una vez colocada la lámpara, es necesario lograr que los rayos sigan caminos paralelos, lo que se obtiene intercalando una lente convergente a una distancia de ella igual a su distancia focal (por definición, un objeto colocado a la distancia focal de una lente forma su imagen en el infinito).

 

Una vez recogidos los rayos paralelos, hacemos que estos incidan sobre el objeto origen y luego sobre la lente que da base a la experiencia.

 

Al otro lado de la lente, colocaremos una pantalla para formar la imagen.

 

Manteniendo la situación del origen, y variando la posición de la lente y de la pantalla, podemos observar las posibilidades de formación de imágenes, su claridad, y su tamaño relativo, su realidad o virtualidad, etc., lo que es la base de la experiencia.

 

b)  Antes de hacer la representación gráfica, ampliamos la tabla con los valores de 1/s y de 1/s’. Debemos tener en cuenta que s es la posición del objeto y que este se encuentra a la izquierda de la lente, por eso, según el criterio de signos, debe ser negativo:

 

 

 

Ahora hacemos la representación gráfica que nos piden:

  

 

De la ecuación fundamental de las lentes delgadas obtenemos:

 

 

De forma que si representamos 1/s’ frente a 1/s obtenemos una recta cuya ordenada en el origen es la potencia de la lente. Por regresión lineal obtenemos la ecuación de esa recta (que aparece en la gráfica). Y vemos que la potencia es de 4,1 dioptrías.