Lentes y diagramas de rayos
Una lente desvía la luz para que los rayos de un punto del objeto vuelvan a juntarse en un punto de la imagen. Mueve el objeto y la imagen se mueve, crece, encoge o se invierte.
¿Solo necesitas el número? Fórmulas de física
Distancia imagen v frente a distancia objeto u
Lecturas
Qué está pasando
Una lente convergente desvía los rayos paralelos hacia dentro para que se crucen en el foco F, a una distancia focal f de la lente. Una lente divergente los abre como si salieran de un foco del lado del objeto. Para encontrar la imagen bastan dos de tres rayos desde la punta del objeto: uno por el centro de la lente, que sigue recto; uno paralelo al eje, que sale pasando por F; y uno que pasa por el foco del lado del objeto, que sale paralelo.
Donde los rayos se cruzan de verdad hay una imagen real que podrías recoger en una pantalla, y está invertida. Si los rayos salen separándose, se prolongan hacia atrás con líneas discontinuas: parecen venir de una imagen virtual, derecha y del mismo lado que el objeto.
Con el objeto dentro de la distancia focal, una lente convergente funciona como lupa. La ecuación de las lentes delgadas da el mismo resultado que el dibujo.
- Ecuación de la lente delgada1/f = 1/u + 1/v
- Aumentoaumento = altura de la imagen / altura del objeto = v / u
- Potencia de la lenteP = 1/f (f en m)
En el temario
- ESO Física y Químicalentes, diagramas de rayos e imágenes reales y virtuales
- Bachillerato Físicaóptica geométrica, ecuación de las lentes delgadas, aumento y potencia en dioptrías
Reto
Predice primero: una lente convergente tiene f = 10 cm y el objeto está a 15 cm. ¿A qué distancia detrás de la lente se forma la imagen y es mayor o menor que el objeto? Prepáralo y compruébalo.
1/v = 1/10 − 1/15 = 1/30, así que v = 30 cm. La imagen es real e invertida, y el aumento es 30/15 = 2: mide el doble que el objeto.
Apréndelo bien
Lecciones de GCSE Combined and Separate Science sobre este tema: pasos resueltos y después preguntas tipo examen con números nuevos cada vez. Las lecciones están en inglés.
- Reflection, and the glass block practicalLenses, visible light, sound and black bodiesGratis
- Lenses and magnificationLenses, visible light, sound and black bodiesPlus
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Preguntas frecuentes
¿Cómo hallo la distancia objeto a partir de la distancia imagen?
Despeja la ecuación de las lentes: 1/u = 1/f − 1/v. Una lente convergente de f = 10 cm forma una imagen real en v = 30 cm, así que 1/u = 1/10 − 1/30 = 2/30 y u = 15 cm, con aumento m = −2. Elige Distancia objeto u en Calcular para ver cada paso.
¿Cómo se dibuja el diagrama de rayos de una lente convergente?
Desde la punta del objeto traza un rayo paralelo al eje que sale pasando por el foco F del otro lado, y otro rayo recto por el centro de la lente. Donde se cruzan está la punta de la imagen. Un tercer rayo por el foco del lado del objeto, que sale paralelo al eje, sirve de comprobación.
¿Cuándo da una lente convergente una imagen virtual?
Cuando el objeto está más cerca de la lente que la distancia focal. Los rayos salen separándose y nunca se cruzan; prolongados hacia atrás parecen venir de una imagen derecha y mayor del lado del objeto. Así funciona una lupa.
¿Qué pasa si el objeto está en 2F?
La imagen se forma en 2F al otro lado, real, invertida y del mismo tamaño: v = u = 2f y el aumento vale 1.
¿Por qué una lente divergente siempre da una imagen virtual?
Separa todos los rayos, así que los rayos de un objeto real nunca se cruzan después de la lente. Sus prolongaciones hacia atrás se cortan entre la lente y el foco del lado del objeto: la imagen es derecha, menor y virtual esté donde esté el objeto.