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Problema resuelto de Física: Óptica geométrica: lentes y espejosSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2019 · Junio · Opción B

Comunitat Valenciana · 2019 · Junio · Opción B
Enunciado
Una lente de −2-2 dioptrías ¿es convergente o divergente? ¿El foco imagen de esta lente es real o virtual? Calcula la distancia focal imagen de esta lente. Razona qué tipo de defecto ocular (miopía o hipermetropía) puede corregir.
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Resultado
Es una lente divergente (P<0P < 0), con foco imagen virtual. Su distancia focal imagen es f′=1/P=−0,5 mf' = 1/P = -0{,}5\,\text{m} (−50 cm-50\,\text{cm}). Corrige la miopía: el ojo miope converge demasiado y la lente divergente lleva la imagen hasta la retina.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

El signo de la potencia lo dice casi todo: una potencia negativa es una distancia focal imagen negativa, y eso es una lente divergente. En una divergente los rayos paralelos salen abriéndose y solo sus prolongaciones pasan por el foco imagen, que por eso es virtual. Para el defecto ocular, pensamos qué le pasa al ojo miope: converge demasiado, y hay que «quitarle» potencia con una lente divergente.
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Desarrollo

Distancia focal imagen. La potencia es la inversa de la distancia focal imagen expresada en metros:P=1f′⟹f′=1P=1−2=−0,5 m=−50 cmP = \frac{1}{f'} \quad\Longrightarrow\quad f' = \frac{1}{P} = \frac{1}{-2} = -0{,}5\,\text{m} = -50\,\text{cm}Tipo de lente. Con el convenio de signos habitual (luz de izquierda a derecha), f′<0f' < 0: el foco imagen está delante de la lente, en el lado por el que llega la luz. La lente es divergente.

Foco imagen. Un haz de rayos paralelos al eje sale de la lente divergiendo; los rayos no se cortan, solo sus prolongaciones hacia atrás, en un punto a 50 cm50\,\text{cm} delante de la lente. Por eso el foco imagen es virtual.

Defecto que corrige. En un ojo miope el sistema óptico es demasiado convergente (o el globo ocular demasiado largo) y la imagen de un objeto lejano se forma delante de la retina: no ve bien de lejos. Una lente divergente abre los rayos antes de que entren en el ojo, retrasa el punto donde convergen y lleva la imagen hasta la retina. Esta lente corrige la miopía. (La hipermetropía, en la que la imagen se forma detrás de la retina, se corrige con lentes convergentes, de potencia positiva.)
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

Las cuatro preguntas se puntúan por separado y la que más vale es el defecto ocular con su explicación (0,6): no te limites a decir «miopía», explica dónde se forma la imagen en el ojo miope y por qué la lente divergente lo arregla.

Cuida el signo de f′f': con potencia negativa, una distancia focal positiva es una contradicción que el corrector penaliza.
Paso 1 de 3
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