Lentes en distintos medios
Objetivo
  • Estudiar el comportamiento de la luz cuando llega a unas lentes situadas en distintos medios.
  • Verificar experimentalmente que el aumento de una misma lente depende del medio en el que se encuentra.
Introducción
Efecto de la refracción
  • Cuando la luz llega a una superficie transparente una parte se refleja y el resto se refracta penetrando en el nuevo medio. En general, la luz que penetra en el nuevo medio lo hace cambiando su dirección de propagación, a no ser que incida perpendicularmente.
  • Las lentes, las máquinas fotográficas, el ojo humano y, en general, la mayor parte de los instrumentos ópticos basan su funcionamiento en este fenómeno óptico.
Materiales
Productos
  • 2 Lentes de aumento iguales.
  • 1 cubeta.
  • 1 regla.
  • Agua
Realización práctica
  • Llenamos la mayor parte de la cubeta con agua.
  • Introducimos una de las lentes dentro de la cubeta de agua y colocamos la otra lente fuera en la misma posición relativa que la que hemos introducido dentro del agua.
  • Situamos una regla a una cierta distancia de las dos lentes y observamos la imagen formada de la misma por ambas lentes.
Regla vista a través de las lentes
Precauciones

Esta experiencia es muy sencilla y no necesita ninguna precaución especial para su realización.

Explicación científica
Regla vista a través de una lente sumergida en agua y otra en aire
  • Una lente es un sistema óptico con dos o más superficies refractantes. Cuando la luz llega a una superficie transparente una parte se refleja y el resto se refracta y penetra en el nuevo medio cambiando su dirección de propagación, excepto si incide perpendicularmente.
  • Este cambio de dirección es mayor cuanto más diferencia haya entre los índices de refracción de los dos medios. En nuestro caso tenemos los siguientes: agua - vidrio y aire - vidrio.
  • Los índices de refracción de los medios implicados en esta experiencia con lentes son: n (aire) = 1;  n (agua) = 1,33;  n (vidrio) = 1.47, siendo las diferencias entre dichos índices de refracción: aire - vidrio = 0,47 y agua - vidrio = 0,33, por tanto la imagen que forma la lente que está en el aire será mayor que la imagen de la lente que está en el agua.
Curiosidades y otras cosas
  • Cuando se sumergen en agua las lentes convergentes aumentan menos de lo que lo hacen en aire y de forma análoga las lentes divergentes disminuyen también menos.
  • Si en vez de agua se utiliza otro líquido que tenga un índice de refracción mayor que el vidrio la lente convergente disminuirá los objetos y la divergente los aumentará.
  • Las gafas para buceadores están formadas por lentes plano-cóncavas huecas teniendo el efecto de hacer converger la luz. Esto es fácilmente explicable recordando la ley de la refracción de los rayos de luz. La lente convergente aumenta en el aire porque el vidrio refracta más la luz que el aire que lo rodea. Pero entre la refringencia del vidrio y la del agua hay poca diferencia; por esto, cuando se introduce la lente en agua, los rayos de luz, al pasar de esta última al vidrio, no se desvían mucho. Esta es la razón de que las lentes convergentes aumenten menos debajo del agua que en el aire y de que las divergentes disminuyan menos.
  • El monobromo-naftaleno, por ejemplo, refracta los rayos más que el vidrio, por lo tanto, en este líquido las lentes convergentes disminuyen y las divergentes aumentan. De esta misma forma actúan debajo del agua las lentes huecas (o mejor dicho, de aire). Cuando estas lentes son cóncavas, aumentan, y cuando son convexas, disminuyen. Las gafas de bucear son de hecho lentes huecas.
Bibliografía
  • Perelman, Yakov. (1987)"Física recreativa II". Pag 205-212. Ed. Mir. Moscú. Puede verse en Internet el sitio web dedicado a Yakov Perelman. Pueden consultarse otros libros interesantes en la web de libros maravillosos.

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