Informe 3 Física 4 Proyección de Imágenes

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE FÍSICA

P ROYE ROYE CCI CC I ÓN DE I MÁGE MÁ GE NE S

Integrantes: Geordano Chagua Hidalgo Jhoel Montes Palma Palma Hugo Bueno Zavaleta Zavaleta Daniel García Girón Girón Profesora: Alejandra Altamirano Altamirano Macetas Macetas


1. Objetivo: Estudiar y analizar la formación de imágenes en lentes convergentes y divergentes. Determinación de las longitudes focales de lentes convergentes y divergentes. 2. Mapa Conceptual:

Las propiedades de las lentes se conocen desde la antiguedad, pero el tratamiento matemático tiene solo unos siglos (Ec. cosntructor de lentes, Ec.de Gauss)

Proyección de Lentes Imágenes

Una lente óptica es cualquier entidad capaz de desviar los rayos de luz

Tipos de Lentes

Las lentes son objetos transparentes (normalmente de vidrio), limitados por dos superficies, de las que al menos una es curva.

Divergente

Convergente

Las lentes convergentes son más gruesas por su parte central y más estrechas en los bordes. Se denominan así debido a que tienden a convergir en un punto determinado que se denomina foco de imagen, todo haz de rayos paralelos al eje principal que pas e por ellas.

Biconvexas, Planoconvexas, Cóncavo-convexas.

Las lentes divergentes son más gruesas por los bordes y presentan una estrechez muy pronunciada en el centro. Se denominan así porque hacen divergir todo haz de rayos paralelos al eje principal que pase por ellas, sus prolongaciones convergen en el foco imagen que está a la izquierda, al contrario que las convergentes, cuyo foco imagen se encuentra a la derecha

Bicóncavas, Planocóncavas, Convexo-cóncavas. •

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA DE FÍSICA 3. PROCEDIMIENTO:

•

Fijar en el banco óptico un objeto, una lente, una pantalla y una fuente de luz.

•

Usando la lente convergente, observar un objeto y describir cualitativamente cómo se observa el mismo (más grande, más pequeño, de igual tamaño).

•

Para diversas distancias objeto-pantalla, encuentre todas las imágenes que pueda variando la posición de la lente. Cada vez que observe imágenes nítidas, registre las distancias objeto-lente (p), pantalla-lente (q), tamaños de objetos e imágenes y sus respectivas orientaciones (derecha o invertida).

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4. CÁLCULOS Y RESULTADOS: f (cm) p (cm) 50 5 100 12.3 200 65.3 -100 13.9

q (cm) 51.3 43.6 28.3 -5.8

M (aumento) -10.9 -3.8 -0.4 0.4

5. CUESTIONARIO: 1. ¿Qué podría decir de las lentes convergentes? En nuestro experimento con los lentes convergentes se vio que estos formaban imágenes invertidas de los objetos ubicados detrás del lente, además para que la imagen esté bien enfocada se tiene que acercar la pantalla a la lente a medida que se alejaba la lente del objeto.(lo del aumento de las convergentes lo pones en la 6) 2. ¿Cuáles son las características de las lentes divergentes? Lo que hace una lente divergente es separar los rayos provenientes del objeto y hacer que parezca que provienen de un punto detrás de la lente, realmente los rayos emergentes no provienen de dicho punto aparente, es la intersección de la prolongación de dichos rayos la que se ubica en ese punto (imagen virtual), por lo tanto en el caso de lentes divergentes no se forma una imagen real; es por eso que no se observa ninguna formación de imagen con los lentes divergentes.


3. Represente q vs. p y también 1/q vs. 1/p. ¿Qué puede concluir de estos gráficos al hacer el ajuste por mínimos cuadrados? 

Tabla 1. Para el lente de distancia focal de 50 cm

p 5 10 15 20 25

q 51.3 9.8 7.6 6.7 6.3

1/p 0.2 0.1 0.067 0.05 0.04

1/q 0.019 0.102 0.132 0.149 0.159

1/f 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

Gráfica 1 1/q vs 1/p 0.18 0.16

y = -0.8693x + 0.1917

0.159 0.149 0.132

0.14 0.12

0.102

q 0.1 / 1 0.08

0.06 0.04 0.02

0.019

0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

1/p

Gráfica 2

q vs p 60 50 40

) m c 30 ( q

y = 296.01x-1.283

20 10 0 0

5

10

15

p (cm)

20

25

30


4. ¿Qué relación encuentra entre q y p? Como podemos ver del gráfico 2 la dependencia entre q (distancia lente-imagen) y p (distancia lente-objeto) es una curva potencial y en contraste podemos notar que las inversas de estos valores tienen una dependencia lineal. 5. ¿Cómo se podría medir el aumento de una imagen? Elabore un método para medir los aumentos de una lente convergente. El método más simple para medir el aumento de una lente convergente es colocar una pantalla en donde se forma la imagen real, luego se mide el tamaño de la imagen y se divide entre el tamaño real del objeto; finalmente el signo del aumento es positivo o negativo si la imagen es derecha o invertida respectivamente 6. ¿Qué puede concluir de las lentes convergentes? ¿A qué ejemplos de aplicación Ud. puede hacer referencia? 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. 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.

7. ¿Qué puede concluir de las lentes divergentes? ¿A qué ejemplos de aplicación Ud. puede hacer referencia? 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. 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.


8. ¿Qué tipo de lentes usan los microscopios ópticos y los microscopios electrónicos? Dé algunos ejemplos. Los microscopios ópticos constan de una única lente pequeña y convexa, este uso de una única lente convexa se conoce como microscopio simple, en el que se incluye la lupa, entre otros aparatos ópticos. Este instrumento ha sido de gran utilidad, sobre todo en los campos de la ciencia en donde la estructura y la organización microscópica es importante, incorporándose con éxito a investigaciones dentro del área de la química (en el estudio de cristales), la física (en la investigación de las propiedades físicas de los materiales), la geología (en el análisis de la composición mineralógica y textural de las rocas) y, por supuesto, en el campo de la biología (en el estudio de estructuras microscópicas de la materia viva), por citar algunas disciplinas de la ciencia. Microscopio óptico. Descripción: A) Ocular, B) objetivo, C) portador del objeto, D) lentes de la iluminación, E) sujeción del objeto, F) espejo de la iluminación.

Hasta ahora se da uso en el laboratorio de histología y anatomía patológica, donde la microscopía permite determinadas aplicaciones diagnósticas, entre ellas el diagnóstico de certeza del cáncer, numerosas estructuras cristalinas, pigmentos, lípidos, proteínas, depósitos óseos, depósitos de amiloide, etcétera Un microscopio electrónico es aquel que utiliza electrones en lugar de fotones o luz visible para formar imágenes de objetos diminutos. Los microscopios electrónicos permiten alcanzar amplificaciones mayores antes que los mejores microscopios ópticos. Existen dos tipos principales de microscopios electrónicos: El microscopio electrónico de transmisión que emite un haz de electrones dirigido hacia el objeto cuya imagen se desea aumentar. Una parte de los electrones rebotan o son absorbidos por el objeto y otros lo atraviesan formando una imagen aumentada de la muestra. Los microscopios electrónicos de transmisión pueden aumentar la imagen de un objeto hasta un millón de veces. El microscopio electrónico de barrido donde la muestra es recubierta con una capa de metal delgado, y es barrida con electrones enviados desde un cañón. Un detector mide la (1) Carcasa, (2) emisor de electrones, (4) cátodo, (5) ánodo, cantidad de electrones enviados que arroja la intensidad (3)(6)electrones, Lente condensador, (7) muestra

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analizada, (8) Lente objetivo, (9) Lente proyector, (10) Detector (sensor o película fotográfica).


de la zona de muestra, siendo capaz de mostrar figuras en tres dimensiones, proyectados en una imagen de TV. Permite obtener imágenes de gran resolución en materiales pétreos, metálicos y orgánicos. Aplicaciones en distintas áreas En el estudio de los circuitos integrados se suele utilizar el microscopio electrónico debido a una curiosa propiedad: Como el campo eléctrico modifica la trayectoria de los electrones, en un circuito integrado en funcionamiento, visto bajo el microscopio electrónico, se puede apreciar el potencial al que está cada elemento del circuito. La cristalografía de electrones es un método utilizado para determinar la disposición de átomos en sólidos a través de un microscopio electrónico de transmisión. Este método se utiliza en muchas situaciones donde no se puede usar cristalografía de rayos X y fue inventado por Aaron Klug.

9. ¿Cómo funciona el ojo humano? Grafique sus partes y explique cómo podría obtener una buena visión. El ojo recibe los estímulos luminosos procedentes del entorno. La luz atraviesa los medios transparentes y la lente del ojo, formando una imagen invertida sobre la retina. En la retina, células especializadas transforman la imagen en impulsos nerviosos. Éstos llegan a través del nervio óptico hasta la región posterior del cerebro. El cerebro interpreta las señales mediante un complejo mecanismo en el que intervienen millones de neuronas.

10. Explique los defectos de miopía, astigmatismo y daltonismo y cómo se mejoran con los lentes. Miopía: La miopía es un tipo de error de refracción común en que los objetos cercanos se ven con claridad pero los objetos lejanos se ven borrosos. La miopía ocurre en ojos que enfocan las imágenes delante de la retina en lugar de hacerlo sobre la retina. Esto puede resultar en una visión borrosa. Ocurre cuando el globo ocular es demasiado largo y evita que la luz que viene entrando se


enfoque directamente sobre la retina. También puede ocurrir cuando la córnea o el cristalino tienen forma anormal. Astigmatismo: El astigmatismo se produce cuando la córnea (la capa externa y transparente del ojo) no presenta la misma curvatura en todas sus zonas. La luz procedente de los objetos y que entra en el ojo se enfoca en más de un punto de la retina y provoca una visión borrosa y distorsionada, ya que en los ojos emétropes (sin graduación) la imagen de los objetos se enfoca en un único punto de la retina. Esta anomalía suele estar determinada genéticamente o puede deberse a traumatismos o intervenciones quirúrgicas. Daltonismo: El daltonismo es un defecto genético que ocasiona dificultad para distinguir los colores. La palabra daltonismo proviene del químico y matemático John Dalton que padecía este trastorno. Cuando miramos un objeto, el color que percibimos en ese momento puede variar dependiendo de la intensidad y el tipo de luz. Al anochecer los colores parecen diferentes de cuando los vemos a la luz del sol y también son distintos dependiendo de que utilicemos luz natural o artificial. Por ello cuando elegimos colores para decorar el interior de una vivienda, se debe tener en cuenta el tipo y la fuente de luz. Los objetos absorben y reflejan la luz de forma distinta dependiendo de sus características físicas, como su forma, composición, etc. El color que percibimos de un objeto es el rayo de luz que rechaza. Nosotros captamos esos “rebotes” con diferentes longitudes de onda, gracias a la estructura de los ojos. Si los rayos de luz atraviesan al objeto, éste es invisible.

6. OBSERVACIONES: Notamos que al usar la lente convergente (distancia focal positiva) obtuvimos imágenes invertidas cuando colocamos el objeto más allá del foco. Las imágenes se volvían más pequeña mientras más alejábamos el objeto de la lente. Cuando pusimos el objeto entre el foco y la lente obtuvimos una imagen derecha. En el caso de usar las lentes divergentes (distancia focal negativa) tuvimos que cambiar la posición de la lente y la pantalla respecto del caso anterior para poder observar la imagen formada. Para este caso de las lentes divergentes pudimos observar imágenes derechas 7. CONCLUSIONES: Logramos visualizar las imágenes proyectadas a través de cada una de las lentes según lo esperado. Pudimos verificar que la distancia del objeto a la lente se relaciona con la distancia desde la lente a la imagen formada según la ecuación de las lentes delgadas. Pudimos verificar que las longitudes focales esperadas coinciden con el valor de la mitad del valor del radio de curvatura de las lentes. 

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