Problema resuelto de Física: Óptica geométrica: lentes y espejosSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2021 · Junio
Comunitat Valenciana · 2021 · Junio
Enunciado
La figura muestra un objeto y su imagen a través de una cierta lente interpuesta entre el objeto y el observador. Especifica las características de la imagen que se aprecian en la figura, en relación con el objeto. Indica qué tipo de lente es y realiza un trazado de rayos que explique lo que se muestra en la figura.Fotografía del texto impreso «Agua destilada» visto en parte a través de una lente redonda: las letras que quedan detrás de la lente se ven más grandes que las de fuera y con la misma orientación, sin invertir.
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Resultado
La imagen es virtual, derecha y de mayor tamaño que el objeto. La lente es convergente y el objeto está entre el foco objeto y la lente (lupa). En el trazado, el rayo paralelo pasa por F′, el que va al centro óptico no se desvía y la imagen está donde se cortan sus prolongaciones, al mismo lado que el objeto.
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Estrategia
Hay que mirar la foto y comparar las letras que se ven a través de la lente con las de fuera: son más grandes y siguen derechas. Una imagen derecha y que se ve a través de la lente es virtual. Una lente divergente da siempre imágenes virtuales, derechas y más pequeñas; solo una convergente da una imagen derecha y mayor, y lo hace cuando el objeto está entre el foco y la lente: es una lupa.
2
Desarrollo
Características de la imagen. Comparando las letras de detrás de la lente con las de fuera:
Derecha: las letras no aparecen invertidas.
De mayor tamaño: las letras a través de la lente son más grandes (m>1).
Virtual: la vemos mirando a través de la lente, en la prolongación de los rayos, sin que se forme en ninguna pantalla. Además, toda imagen derecha de una lente delgada de un objeto real es virtual.
Tipo de lente. Una lente divergente forma siempre, de un objeto real, una imagen virtual, derecha y menor. Como aquí la imagen es mayor, la lente es convergente, y el objeto (el papel) está entre el foco objeto F y la lente, a menos de una distancia focal: la lente actúa como lupa. Trazado de rayos. Lente convergente con sus focos F (a la izquierda) y F′ (a la derecha) y el objeto derecho entre F y la lente:
Un rayo que sale del extremo del objeto paralelo al eje se refracta pasando por F′.
Un rayo que sale del extremo del objeto hacia el centro óptico atraviesa la lente sin desviarse.
Al otro lado de la lente los dos rayos divergen y no se cortan. Sus prolongaciones hacia atrás (en línea discontinua) sí se cortan, a la izquierda de la lente, más lejos que el objeto y más arriba que su extremo: ahí está la imagen, virtual, derecha y mayor. El observador, a la derecha, ve los rayos como si salieran de ella.Lente convergente con el objeto entre el foco y la lente: los rayos refractados divergen y sus prolongaciones hacia atrás se cortan al mismo lado que el objeto, más lejos: imagen virtual, derecha y mayor
Es fácil decir «divergente» porque la imagen es virtual y derecha. Lo que la delata es el tamaño: una divergente siempre reduce. En el trazado, coloca el objeto dentro de la distancia focal (vale 0,5) y dibuja las prolongaciones discontinuas: sin ellas no se ve de dónde sale la imagen virtual.
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