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Lentes y espejos curvos – trazado de rayos

Ciencias naturalesLuz y sonidoEdades 14–15

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Dos pantallas: Lente (convergente o divergente, con la distancia focal calculada a partir del radio de curvatura y del índice de refracción) y Espejo (cóncavo, convexo o plano). Arrastra el objeto para cambiar su distancia, activa los tres rayos principales para construir la imagen y añade rayos marginales, un segundo punto del objeto, una regla o una fuente puntual con una pantalla para ver por qué solo una imagen real puede recogerse en una pantalla. Basado en la simulación "Geometric Optics" de PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); reescrita.

Lección: Lentes; Espejos curvos

Qué muestra

Las lentes y los espejos curvos son dos lecciones clave del tema de la luz. La simulación reúne dos pantallas: en la pantalla Lente se forman imágenes con una lente convergente o divergente cuya distancia focal se calcula directamente a partir del radio de curvatura y del índice de refracción mediante la ecuación del fabricante de lentes; en la pantalla Espejo se forman imágenes en un espejo cóncavo, convexo o plano.

Cómo usarla

Los estudiantes arrastran el objeto para cambiar su distancia d a la lente o al espejo, activan los tres rayos principales (paralelo al eje principal, por el centro óptico o el centro de curvatura, por el foco) para construir ellos mismos la imagen y luego la comparan con los valores mostrados (posición, real o virtual, aumento). Activa los rayos marginales para ver que todos los rayos que salen de un punto se cortan en el mismo punto imagen; activa un segundo punto para ver que todo el objeto forma imagen, no solo un punto; o cambia al modo de fuente puntual y arrastra la pantalla a lo largo del eje para ver que la mancha de luz se reduce a un solo punto únicamente cuando la pantalla está justo en el plano de la imagen real: una imagen virtual nunca puede recogerse en una pantalla.

Parámetros que puedes cambiar

  • Pantalla inicial Lente, Espejo curvo
  • Tipo de lente Convergente, Divergente
  • Radio de curvatura de la lente R 20–100 cm
  • Índice de refracción n 1,3–1,9
  • Distancia objeto–lente d 5–150 cm
  • Distancia pantalla–lente 5–300 cm
  • Tipo de espejo Espejo cóncavo, Espejo convexo, Espejo plano
  • Radio de curvatura del espejo R 20–200 cm
  • Distancia objeto–espejo d 5–150 cm
  • 3 rayos principales
  • Rayos marginales (lente)
  • Segundo punto del objeto
  • Regla
  • Fuente puntual + pantalla (lente)

Preguntas para explorar

  1. Cuando el objeto está dentro de la distancia focal de una lente convergente, ¿cómo es la imagen comparada con la que se obtiene al colocar el objeto en 2f?
  2. ¿Por qué las lentes divergentes y los espejos convexos siempre forman imágenes virtuales?
  3. Al alejar la pantalla de la posición de la imagen real, ¿cómo cambia la mancha de luz en la pantalla y por qué?

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