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Óptica geométrica: lentes y espejos

Castilla y León · 2020 · Septiembre
Enunciado
Un proyector de diapositivas tiene una lente convergente de focal f=10 cmf = 10\ \text{cm}. Se coloca una diapositiva de 3 cm de altura a 10,2 cm de la lente. Calcule la distancia entre la lente y la pantalla para que se forme una imagen nítida sobre ésta. ¿Cuál será la altura de esa imagen?
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Resultado
  s′=510 cm=5,10 m (distancia lente-pantalla)  \boxed{\;s' = 510\ \text{cm} = 5{,}10\ \text{m}\ \text{(distancia lente-pantalla)}\;}  y′=−1,50 m: real, invertida, 50 veces mayor  \boxed{\;y' = -1{,}50\ \text{m}:\ \text{real, invertida, 50 veces mayor}\;}
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

Para que la imagen se vea en una pantalla tiene que ser real, y la pantalla debe colocarse justo donde se forma. Su posición se obtiene con la ecuación de las lentes delgadas y su tamaño con el aumento lateral. Usamos el convenio de signos habitual: la luz va de izquierda a derecha, distancias a la izquierda de la lente negativas y focal imagen de una lente convergente positiva.
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Desarrollo

Datos con signo: s=−10,2s = -10{,}2 cm, f′=+10f' = +10 cm, y=3y = 3 cm.

Ecuación de las lentes delgadas:1s′−1s=1f′⟹1s′=110+1−10,2=10,2−10102=0,2102 cm−1\frac{1}{s'} - \frac{1}{s} = \frac{1}{f'}\quad\Longrightarrow\quad \frac{1}{s'} = \frac{1}{10} + \frac{1}{-10{,}2} = \frac{10{,}2 - 10}{102} = \frac{0{,}2}{102}\ \text{cm}^{-1}s′=510 cm=5,10 ms' = 510\ \text{cm} = 5{,}10\ \text{m}Es positiva: la imagen es real y se forma a la derecha de la lente, así que la pantalla va a 5,10 m de ella.

Aumento lateral y altura de la imagen:M=y′y=s′s=510−10,2=−50y′=M y=−50⋅3=−150 cm=−1,50 mM = \frac{y'}{y} = \frac{s'}{s} = \frac{510}{-10{,}2} = -50\qquad y' = M\,y = -50\cdot 3 = -150\ \text{cm} = -1{,}50\ \text{m}La imagen es real, invertida (por eso las diapositivas se colocan del revés en el proyector) y 50 veces mayor: mide 1,50 m. Sale tan grande porque el objeto está muy cerca del foco (a solo 0,2 cm de él).
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

Escribe primero los datos con su signo y no lo cambies a mitad de cuenta. Con ss positiva te saldría s′s' negativa, una imagen virtual que no se puede recoger en una pantalla.

El signo menos de y′y' no es un error: dice que la imagen está invertida.
Paso 1 de 3
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