Lentes convergentes — Física, 14–17 años
Una lente convergente desvía los rayos de luz paralelos para que se acerquen entre sí. Su distancia focal y la distancia del objeto determinan dónde se forma la imagen y si es mayor, menor, derecha o invertida.
Juntar los rayos
Una lente convergente es más gruesa en el centro que en los bordes. La refracción en sus dos superficies curvas desvía los rayos paralelos hacia una zona común llamada foco. La distancia entre la lente y ese foco es la distancia focal, una medida clave de cuánto desvía la luz.
¿Por qué predecir la imagen?
Un instrumento óptico solo sirve si su imagen aparece en el lugar adecuado y con el tamaño correcto. Los primeros fabricantes de lentes necesitaban algo más que ensayo y error para construir gafas, telescopios y cámaras. Las ecuaciones de las lentes convierten la forma y las distancias en una predicción de la imagen.
Calcular la distancia de la imagen
Una lente convergente tiene distancia focal f = 10 cm y un objeto está a 30 cm, así que u = 30 cm. Usa 1/f = 1/u + 1/v: 1/10 = 1/30 + 1/v. Entonces 1/v = 1/10 − 1/30 = 1/15, y v = 15 cm. La imagen es real e invertida, con aumento 15/30 = 0,5.
La trampa de la orientación
Es fácil suponer que una lente siempre produce una imagen derecha y ampliada, porque eso ocurre con una lupa. En realidad, una lente convergente forma imágenes distintas según la distancia del objeto. Más allá del foco puede formar una imagen real e invertida; dentro de la distancia focal forma una imagen virtual, derecha y ampliada.
Lentes a nuestro alrededor
La lente de una cámara forma una imagen real sobre un sensor, donde la registran la electrónica o el software. Un proyector usa una lente para hacer que una imagen pequeña y luminosa aparezca grande en una pantalla. Las gafas emplean lentes elegidas para llevar la imagen a la retina; la física es la misma, aunque cambie el propósito.
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