Experimentant amb lents

Full de l'alumnat

Objectiu

Estudiar i comprendre els conceptes bàsics de l'òptica geomètrica, a través de l'estudi de les imatges d'una lent convergent i d'una de divergent.

Introducció

Aplicareu experimentalment la part de l'òptica geomètrica que correspon a les lents. Segurament, haureu estudiat les dues fórmules d'aquestes, així com els traçats de rajos corresponents per determinar les característiques de la imatge. Recordeu:
Equació general de les lents primes
Equació de l'augment lateral per a lents primes
s distància objecte (serà negativa segons el nostre criteri de signes).
s' distància imatge (positiva si està a la dreta i negativa si està a l'esquerra).
f distància focal imatge (positiva si està a la dreta i negativa si està a l'esquerra).
h i h' altura objecte i altura imatge respectivament (positiva si està cap amunt i negativa si està cap avall).
A_L augment lateral (sense unitats en ser un quocient de longituds).

Material

Realització

Fareu el muntatge al banc d'òptica (fig. 1). La lent convergent de f' = 50 mm cal que estigui pegada al focus per concentrar la màxima quantitat de llum possible cap a l'objecte. A pocs centímetres, hi haurà el primer suport amb la pantalla translúcida a la primera ranura (difumina la llum perquè s'uniformitzi la il·luminació sobre l'objecte), seguida de l'objecte a la segon ranura del mateix suport (diafragma amb ranura en forma de 1). Cal que vigileu que l'1 estigui il·luminat uniformement; si no ho està, desplaceu un poc el suport fins que ho aconseguiu. Seguidament, tindreu la lent convergent de f' = 100 mm o la divergent de f' = -100 mm, que serà la que moureu per buscar la distància objecte. Finalment, amb la pantalla opaca, buscareu la distància imatge. Aquestes distàncies les mesurareu amb el banc d'òptica que ja està graduat amb centímetres.

Qüestionari

Amb la lent convergent

Busqueu una distància objecte tal que es formi una imatge real sobre la pantalla. Mesureu s i s' i determineu la distància focal real de la lent ( pot variar un poc de la indicada).

Situeu successivament la lent en unes posicions que compleixin, , , i (amb la distància focal real). Quan la imatge sigui real (obtindreu una imatge sobre la pantalla), anoteu s, s', h i h'. Quan la imatge sigui virtual (no hi trobareu cap imatge a la pantalla en cap posició), anoteu s i h (lògicament no podreu mesurar ni s' ni h').
Quan mesureu les dades d'una posició, abans de passar a la següent, retireu la pantalla i mireu l'objecte a través de la lent. Anoteu les característiques de les imatges que hi observeu.

Posició	Imatge real/virtual	s (cm)	s ' (cm)	h (cm)	h' (cm)	Característiques imatge (1)
(1)   Real / Virtual, Dreta / Invertida         Més Gran / Igual / Més Petita

Amb la lent divergent

Busqueu dues distàncies objecte a l'atzar (l'una a prop i l'altra lluny de la lent) i anoteu les mateixes dades d'abans. Sou capaços de trobar alguna distància objecte a la qual es formi una imatge a la pantalla?

Quan mesureu les dades d'una posició, abans de passar a la següent, retireu la pantalla i mireu l'objecte a través de la lent. Anoteu les característiques de les imatges que hi observeu.

Comprovacions

En totes les posicions en què la imatge sigui real (tindrem totes les dades), demostreu que es compleixen les dues fórmules de les lents (simplement substituïu els valors obtinguts i comproveu les igualtats). Digueu quines són les característiques de la imatge i compareu-les amb les que heu observat amb l'ull.

En totes les posicions en què la imatge sigui virtual (només tindreu s, h i f') deduïu les altres magnituds (s', h' i A_L), a partir de les fórmules. Digueu quines són les característiques de la imatge i compareu-les amb les que heu observat amb l'ull.

Observeu alguna diferència entre les imatges que heu observat amb l'ull directament i les que s'han format a la pantalla. Per què penseu que passa açò?

Dibuixeu el traçat de rajos per a cadascuna de les posicions que heu pres. Analitzeu les característiques de les imatges resultants i compareu-les amb les que heu obtingut a l'experiència.

 Autor d'aquesta pàgina: David Campos, professor de Física i Química de l'IES Ximén d'Urrea de l'Alcora.

Aquesta obra està subjecta a una
Llicència de Creative Commons