UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARMEN UNIDAD ACADEMICA CAMPUS II
Integrantes: Jonathan Rejón Osorio. Abraham Licona Cortez Gerald cámara López Gloria Gonzáles cruz Rut Martínez Ramírez Ricardo Can Manrique
Nombre del profesor: Gerardo Ciro Murguía.
Semestre: 6to
Materia: Física
Tema: Lentes e instrumentos ópticos
‘‘Proyecto de Óptica’’ Catalejo Galileano
17 de abril de 2010 Introducción. Lo que nosotros crearemos en este proyecto será un catalejo de los que usaban antiguamente entre los siglos XVI y XVII. Este catalejo generalmente era usado por por los los mari marino noss y natu natura ralilist stas as,, y, hast hasta a cier cierto to punt punto, o, para para la obse observ rvac ació ión n astronómica. Un catalejo es un instrumento óptico monocular empleado para ver de cerc cerca a obj objetos etos leja lejano nos. s. Compr ompre ende nde un obje objettivo ivo ópti óptico co y otro otro ocul ocular ar,, generalmente colocados en un tubo corredizo. Un catalejo se caracteriza por: •
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Su grado de aumento, designado por un multiplicador (20x, 30x, etc.). Éste se denota en la literatura física como M, y es en realidad la magnificación angular del catalejo, y es el negativo del cociente de la distancia focal de la lente objetivo entre la distancia focal de la lente ocular.
Su diámetro. Una lente de gran diámetro captará más luz y proporcionará, por tanto, una imagen más luminosa. Por lo general, los modelos de gran diámetro son los más pesados y los más voluminosos.
Marco Teórico. A continuación explicaremos los conceptos de refracción y reflexión para poder continuar con el proyecto y comprender en qué consiste. La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio o material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices índices de refracción refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad que experimenta la onda. El índice de refracción es precisamente la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el medio de que se trate. Esto quiere decir que el objeto que estamos viendo fuera del material donde se encuentra no va estar en el mismo ángulo que lo estamos viendo si no estará en otro. Un ejemplo claro es cuando colocamos una roca dentro de una vaso de cristal con agua y como tendemos a imaginar que
la luz viaja en línea recta, la roca no se encuentra en el ángulo donde la observamos. El término término reflexión reflexión se refiere al fenómeno por el cual un rayo de luz que incide sobre una superficie es reflejado. El ángulo con la normal a esa superficie que form forman an los los rayos rayos inci incide dent nte e y refle refleja jado do son son igua iguale les. s. Se produ produce ce tamb tambié ién n un fenómeno de absorción diferencial en la superficie, por el cual la energía y espectro del rayo reflejado no coinciden con la del incidente. Esto quiere decir que es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial. Cuando la superficie reflectante es muy lisa ocurre una reflexión de luz llamada especular o regular. Para este caso las leyes de la reflexión son las siguientes: 1. El rayo rayo inci inciden dente te,, el rayo rayo refle refleja jado do y la recta recta norma normal,l, deben deben estar estar en el mismo plano (mismo medio), con respecto a la superficie de reflexión en el punto de incidencia. 2. El ángulo formado entre el rayo incidente y la recta normal es igual al ángulo que existe entre el rayo reflejado y la recta normal. Cuando la superficie es lisa los rayos que se reflejan en esta son perpendiculares. En dado caso de que la superficie sea rugosa los rayos no viajara perpendicularmente si no en varias direcciones. A este efecto se le llama reflexión difusa.
Hipótesis. La construcción del telescopio se basa totalmente en los efectos de óptica, ya que utilizaremos lentes con cierta distancia focal para poder ver a una determinada distancia. Haciendo cálculos y utilizando tubo de PVC haremos un telescopio realmente sencillo
Proyecto. Nuestro proyecto como ya habíamos mencionado con anterioridad es crear un catal catalej ejo o que que nos permi permititirá rá ver ver obje objeto toss a gran gran dist distanc ancia ia.. Los Los mate materia riale less que que utilizaremos son los siguientes: •
Una tubería de PVC de 40mm de diámetro y 200 de longitud.
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Una tubería de PVC de 20mm de diámetro y 100 de longitud.
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Empalme de PVC de 40mm de diámetro.
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Casquillo de reducción de PVC 25 – 20.
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Reductor cónico de PVC 32 – 25 – 20.
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Reductor cónico de PVC 50 – 40 – 32.
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Dos lentes convergentes de 18mm de distancia focal.
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Lente convergente para el objeto. En nuestro caso es un doblete (dos lentes pegadas).
A continuación explicaremos todo el procedimiento necesario para construir este catalejo. Primero que nada tenemos que montar el ocular. Después colocamos las dos lentes con los lados convergentes hacia dentro. Una vez de haberlo montado de esta forma tendríamos un ocular de diseño Ramsden (este ocular consiste en dos lent lentes es plano plano conve convexa xass disp dispues uesta tass con con las las caras caras conv convexa exass enfr enfrent entad adas. as. La corrección cromática no es completa. Es un diseño muy simple y económicos pero de baja calidad). calidad). Después encajamos el tubo pequeño en donde hemos colocado colocado las lentes del objetivo, este tubo sujeta las lentes del ocular en su posición para evitar que se muevan. Ahora montamos el reductor de 32 – 25 – 20. Montamos la celda del objetivo. La lente tiene que ir con el lado convergente hacia fuera. Después encajamos encajamos el tubo de 20 cm en la celda del objetivo. Colocamos Colocamos el tubo de tal forma que sujete la lente. Montamos el reductor 50 – 32 – 40 en el otro ext extrem remo del del tubo ubo de 20 cm. cm. Este Este redu reduct ctor or nos nos serv servir irá á para ara enfoc nfocar ar por por desplazamiento. Encajamos un reductor en el otro y aquí es donde finaliza nuestro proyecto.
Conclusiones y Sugerencias. Este proyecto nos permitió comprender la importancia de la física que hay en nuestra vida cotidiana y desde hace millones de años ha estado presente aquí en el universo. Así como este instrumento y muchos otros más requieren de la física. Por Por ejem ejempl plo, o, con con tan tan solo solo este este proye proyect cto o tuvi tuvimo moss que que tene tenerr en clar claro o las las definiciones de reflexión, refracción, espejos y óptica para poder construir este instrumento. Nos dimos cuenta de los efectos que producen cada fenómeno empleados en este proyecto. Lo curioso es que ningún efecto es el mismo. Al colocar los lentes en otra posición, la visión que se obtendrá será distinta. En mi opinión la física es una de las materias más importantes para poder comprender el origen de las cosas.
Bibliografía. http://es.wikipedia.org/wiki/Catalejo http://www.latinquasar.org/index.php?option=com_smf&Itemid=61&topic=3477.0 http://es.wikipedia.org/wiki/Refracci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Reflexi%C3%B3n MURGUIA RODRIGUEZ, Gerardo Ciro. Cuaderno de trabajo temas selectos de física II. http://www.astrosurf.com/astronosur/accesorios.htm
