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Óptica geométrica: lentes y espejos

Extremadura · 2018 · Junio · Opción B
Enunciado
Una lente divergente delgada tiene una distancia focal objeto de 6 cm. Un objeto se encuentra a 10 cm de la lente. Calcula:

a) la posición y

b) el aumento y la naturaleza de la imagen

(Calificación de cada apartado: 1 punto).
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Resultado
  s′=−3,75 cm  (a la izquierda de la lente)  \boxed{\;s' = -3{,}75\ \text{cm}\ \ (\text{a la izquierda de la lente})\;}  AL=0,375: imagen virtual, derecha y menor  \boxed{\;A_L = 0{,}375:\ \text{imagen virtual, derecha y menor}\;}
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

Usamos el convenio de signos DIN: la luz va de izquierda a derecha, el objeto real está a la izquierda (s<0s < 0) y en una lente divergente el foco imagen está a la izquierda (f′<0f' < 0). Con la ecuación de las lentes delgadas sale la posición de la imagen y, con el aumento lateral AL=s′/sA_L = s'/s, su tamaño y orientación.
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Desarrollo

Signos. El objeto está a la izquierda: s=−10 cms = -10\ \text{cm}. En una lente divergente el foco objeto FF queda a la derecha y el foco imagen F′F' a la izquierda, a la misma distancia. El enunciado da el valor de la distancia focal, 6 cm6\ \text{cm}; con signos, f=+6 cmf = +6\ \text{cm} y f′=−6 cmf' = -6\ \text{cm}.

a) Ecuación de las lentes delgadas:1s′−1s=1f′⟹1s′=1f′+1s=1−6+1−10=−1660 cm−1\frac{1}{s'} - \frac{1}{s} = \frac{1}{f'}\quad\Longrightarrow\quad \frac{1}{s'} = \frac{1}{f'} + \frac{1}{s} = \frac{1}{-6} + \frac{1}{-10} = -\frac{16}{60}\ \text{cm}^{-1}s′=−6016=−3,75 cms' = -\frac{60}{16} = -3{,}75\ \text{cm}La imagen está 3,75 cm3{,}75\ \text{cm} a la izquierda de la lente, del mismo lado que el objeto: es virtual.

b) Aumento lateral:AL=y′y=s′s=−3,75−10=0,375A_L = \frac{y'}{y} = \frac{s'}{s} = \frac{-3{,}75}{-10} = 0{,}375Positivo y menor que 1: la imagen es derecha y menor (un 37,5 % del tamaño del objeto).

Lo confirma el trazado de rayos: el rayo que sale del extremo del objeto paralelo al eje se refracta alejándose de él, como si viniera de F′F' (a la izquierda); el que pasa por el centro óptico no se desvía. Los rayos refractados divergen, y sus prolongaciones se cortan entre F′F' y la lente, en una imagen virtual, derecha y menor. Una lente divergente da siempre este tipo de imagen de un objeto real.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

En una lente divergente f′f' es negativa aunque el enunciado dé «6 cm» sin signo. Si la metes positiva, sale una imagen real que una divergente nunca puede dar con un objeto real.

Comprueba siempre el resultado con un trazado de rayos rápido: dos rayos bastan.
Paso 1 de 3
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