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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL NOMBRE: PAUL YUQUILEMA FREDDY BAYAS CRISTIAN SALGADO PAOLO HARO MATERIA: FISICA III

CODIGO: () () () () FECHA: 07-12-2011

TEMA Imágenes Virtuales y la Lupa

OBJETIVO GENERAL Determinar que es una imagen virtual y establecer el uso de la lupa en la física.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Valorar el uso de las imágenes virtuales Determinar la importancia que efectúa la lupa en nuestro medio.

DESARROLLO Una imagen virtual es la representación mediante un sistema óptico, como podría ser: un espejo, una lente, etc., se forma en el momento donde se localiza el sol de manera frontal del alargamiento de los rayos hacia la parte sucesiva de este espejo manchado, donde posteriormente varía el recorrido al incidir en un conjunto óptico o al atravesarlo. La definimos también como aquella que se forma cuando los rayos procedentes de una fuente emisora de luz, tras atravesar un sistema óptico, lo hacen con rayos divergentes,

de manera que si prolongamos estos rayos en sentido contrario al de la propagación de la luz. Se cortan en un punto O’ al que se le llama imagen virtual de O (objeto). Las imágenes virtuales no se pueden proyectar sobre una pantalla, tienen que ser vistas situando directamente el ojo en el trayecto de la luz EJEMPLO Tenemos un punto emisor O, delante de un sistema óptico. Los rayos que parten del punto atraviesan el sistema reflejándose y refractándose en las diferentes superficies. Para Entender veamos que pasa en una imagen real Los rayos que parten de O, vuelven a juntarse, es decir, convergen en un punto O’. Entonces al punto O’ se le llama imagen, y al punto O, objeto. Si los rayos salen realmente de O y se cortan realmente en O’, se dice que O es objeto real y O’, imagen real. Entonces, podemos registrar la imagen en un pantalla.

Los rayos al abandonar el sistema lo hacen divergentes, pero si los prolongamos en sentido contrario al de propagación de la luz, se cortan en un punto O’, al que se le llama imagen virtual de O.

Imagen Real: Si la distancia del objeto es mayor que la distancia focal, una lente convergente forma una imagen real e invertida

Imagen Virtual: Si la distancia del objeto es menor que la distancia focal de la lente, la imagen será virtual, mayor que el objeto y no invertida. utilizando lente lupa o microscopio simple

En óptica geométrica, una imagen virtual está formada por la proyección de los rayos reflejados o refractados (según sea el caso de un espejo o lente, respectivamente) en el dispositivo las que convergerán en un punto formando la imagen virtual. (A diferencia de una imagen real que se forma con los rayos reflejados o refractados y no con sus proyecciones).

De acuerdo con la forma de la curvatura de su superficie, existen dos tipos principales de lentes: Convergentes (lente positiva) y Divergentes (lente negativa). Lentes convergentes Los rayos que atraviesan la lente convergen en un punto que está situado por detrás de la lente, si la distancia entre el objeto y el espejo (vértice) es mayor a la distancia entre

el foco y vértice, esta será una imagen real; si en caso contrario, el objeto está situado entre el foco y el vértice, lo obtenido será una imagen virtual la que se formará antes del lente.

Una de las aplicaciones más comunes de las lentes convergentes es la proyección de imágenes. En la foto vemos el proyector con la lente convergente. Los objetos a proyectar se colocan detrás de la lente cerca del foco. Moviendo la lente podemos hacer que la proyección sea perfecta en una pantalla (enfocar) situada a una distancia determinada. Cambiando su potencia (zoom) podemos hacer que las imágenes aumenten o disminuyan de tamaño.

Lentes divergentes, los rayos se separan al atravesar la lente. Los rayos resultantes proceden de un punto situado por delante de la lente que se llama foco virtual. Con estas lentes se obtienen imágenes virtuales, pues los rayos proceden de un lugar inexistente o virtual.

La gafas de los miopes (potencia negativa) se construyen con ellas. En estas lentes es difícil buscar el foco ya que es virtual. La construcción de las imágenes es sencilla ya que siempre se forman imágenes derechas, virtuales y más pequeñas que el objeto

Formación de imágenes con lentes ideales Para determinar el lugar donde se forma la imagen de un objeto pueden usarse las siguientes cuatro reglas: El rayo procedente del objeto que pasa por el centro de la lente no es desviado.(Rayo Radial) El rayo procedente del objeto que entra en perpendicular al plano de la lente se desvía hacia el foco.(Rayo Paralelo) El rayo procedente del objeto que pasa por el foco de la lente, se refracta de manera que sale paralelo. (Rayo Focal) La imagen del objeto se obtiene en el punto de intersección de los tres rayos anteriores.

Cómo se produce una imagen virtual Un espejo plano es una superficie plana que puede reflectarse la luz que le llega con una capacidad reflectora de la intensidad de la luz incidente del 95%. Una imagen de un espejo se ve como si el objeto estuviera detrás del objeto, y no delante, ni en la superficie (es un error muy frecuente pensar que la imagen la vemos en la superficie del espejo). El sistema óptico del ojo recoge los rayos que salen divergentes del objeto y los hace converger en la retina. El ojo identifica la posición que ocupa un objeto en el lugar donde convergen las prolongaciones del haz de los rayos divergentes que llegan. Estas prolongaciones no coinciden con la posición real del objeto. En este punto es donde se forma la imagen virtual del objeto. La imagen obtenida en un espejo plano, no se puede proyectar encima de una pantalla; colocar una pantalla donde parece estar la imagen no recogerá nada. Por eso es una imagen virtual, una copia del objeto. El sistema óptico del ojo es el que recoge los rayos divergentes del espejo, y el cerebro interpreta los procedentes de detrás del espejo. El condicionamiento de la convergencia de los ejes de visión, se ha de tener en cuenta en el planteamiento de una imagen virtual, con diferentes objetos, el efecto estereoscópico tiene lugar con variaciones relativas a la distancia en el cual se

encuentran los objetos de los ojos. Una imagen, mezclando la recepción de los dos ojos hemos de tener una atención especial al objeto, con el objetivo de modificar el ángulo de los ejes de visión de nuestros ojos. La convergencia de los ejes de visión nos da como resultado la captación más definida de la imagen observada, y a la vez que se mantiene la información relativa a la distancia, siendo casi paralelos a los ejes de visión en los objetos lejos y ampliamente divergentes en los objetos más cercanos. Se ha de tener en cuenta el condicionamiento que lleva el ajustamiento de los ángulos de visión de los ojos: se trata de la automática variación de la distancia focal, que permite mantener la imagen con el enfoque preciso para que la captación de la misma sea la más nítida posible. Es decir, una imagen virtual, se ve como si estuviera dentro del espejo, no se puede formar encima de la pantalla pero puede ser vista cuando se enfoca con los ojos. Como se forma una imagen virtual 1. Formación de la imagen en un espejo plano.

2. Formación de la imagen en una lente biconvexa con el objeto situado detrás el focus F.

3. Formación de la imagen en una lente biconvexa con el objeto situado delante el focus F.

4. Formación de la imagen en una lente biconvexa con el objeto virtual.

Aplicaciones Ejemplos de aplicaciones donde se forma la imagen virtual: • • • • •

A través de un espejo. A través de un microscopio. En hologramas. En videojuegos. En acústica arquitectónica

LA LUPA La lupa es una lente convergente que desvía los rayos de luz de modo que se forma una imagen virtual ampliada del objeto. Montada en un soporte, generalmente circular, que dependiendo de su diseño y del uso específico en cierta aplicación, puede o no tener un mango para facilitar su manejo o estar montada en un soporte. Las aplicaciones más comunes son para leer textos con letra muy pequeña, o para ver en detalle alguna particularidad de un determinado objeto.

La imagen que forma la lente estará en el infinito, sin embargo en la retina se forma una imagen real: La lupa y el ojo forman un sistema óptico de forma que a cada punto del objeto le corresponde un punto imagen. Lo que permite la lupa es obtener un aumento angular. El máximo tamaño angular se consigue acercando el objeto al ojo, pero este es incapaz de enfocar a distancias más cercanas del punto próximo. La lupa, superpuesta al ojo, permite acercar éste, de forma que el objeto subtienda un mayor ángulo.

Partes de la lupa: 1. Ocular.- Es la lente a través de la cual el observador percibe la imagen aumentada

2. Rueda de subida y bajada. Permite ajustar el enfoque de la imagen 3. Objetivo.- Es la lente que recolecta la imagen y se encuentra cercana a la muestra en análisis 4. Brazo.- Es el soporte del sistema de lentes (Ocular - Objetivo) 5. Pie. Es el soporte general de toda la lupa brindando estabilidad al sistema. LAS LENTES Las lentes son cuerpos transparentes que tienen dos caras curvas, que refractan los rayos luminosos. En realidad se producen dos refracciones, la primera cuando el rayo choca contra la primera superficie, y la segunda al atravesar su interior, cuando choca contra la otra cara. Hay dos tipos de lentes: convergentes y divergentes. Las lentes convergentes (convexas) concentran los rayos de luz, haciéndolos converger en un punto. Las imágenes que se forman están invertidas y su tamaño depende de la distancia que haya entre la pantalla y el foco o punto donde convergen los rayos. En el ojo humano, el cristalino es la lente convergente que cambia de forma para enfocar objetos a distintas distancias. Al mirar objetos cercanos la lente se hace más gruesa, y más delgada al mirar objetos lejanos. Las lentes divergentes (cóncavas) separan los rayos de luz que inciden sobre ellas, produciendo imágenes virtuales y más pequeñas. Llamamos virtual a una imagen porque los rayos que parecen proceder de ella realmente no pasan por ella. Una imagen virtual no se puede proyectar en una pantalla. Otros usos de la lupa y precauciones La lupa puede ser un instrumento que asista a la ignición.

Lupa

Como una lupa desvía los rayos del Sol, es posible que los concentre a través de la lente, intensificándolos, y así lograr una ignición, si es que algún combustible estuviere presente; esto depende tanto de la intensidad de los rayos como del ángulo de los mismos (dos variables que cambian con la hora del día, el mes del año y la latitud a la que nos encontremos). Es una forma de obtener fuego sin disponer de otros medios como cerillas o encendedores.

ALCANCE MÍNIMO DE VISIVILIDAD Cuanto más acercamos un objeto al ojo, mayor es el ángulo aparente con que se le ve. Pero existe una distancia mínima llamada punto próximo (25 cm) por delante de la cual no se ven nítidamente. En ese punto la imagen alcanza su máximo tamaño en la retina y aún la percibimos con nitidez.

La utilidad de la lupa está dada por el cociente del ángulo θ ' (con la lupa) entre el ángulo θ (sin la lupa). A este cociente se le conoce como aumentoangular M:

(Aumento angular).

No confundir el aumento angular M con el aumento lateral m. El aumento angular es el cociente del tamaño angular de una imagen entre el tamaño angular del correspondiente objeto; el aumento lateral se refiere al cociente de la altura de una imagen entre la altura del correspondiente objeto. El aumento lateral m = -s'/s Cuando tratamos con una lupa, M es útil y m no.

Para encontrar el valor de M, primero suponemos que los ángulos son lo suficientemente pequeños como para que cada ángulo (en radianes) sea igual a su seno y a su tangente. Utilizando y trazando el rayo de la figura que pasa sin desviarse por el centro de la lente, encontramos que θ y θ ' (en radianes) son:

Combinando estas expresiones con la ecuación 1, tenemos que:

(Aumento angular para una lupa simple). Muchas personas acercan el objeto demasiado a la lupa dentro de la distancia focal, entonces la imagen no se forma en el infinito y el observador debe acomodar el cristalino del ojo, con lo cual instintivamente modifica la posición del objeto de tal manera que su imagen se forma en el punto próximo y la nitidez es máxima. El aumento en este caso es:

Conclusiones  Una imagen virtual es muy usada y se ha vuelto muy común en la actualidad tanto en investigación como lo son los microscopios o en un área muy amplia como lo son los videojuegos, técnicas que van siendo mejoradas año tras año siendo el jugador en tercera persona en el que mas se diferencia su uso, así también en el área militar y deportiva en simuladores que sirven de preparación para los soldados y de pilotos de carreras.

 La lupa tiene mucha importancia en la vida en nuestro medio que vivimos ya que permite visualizar de forma más nítida y clara letras, objetos que son de tamaños pequeños que a simple vista no se lo puede observar bien.

BIBLIOGRAFÍA IMÁGENES VIRTUALES  http://astrofisicayfisica.blogspot.com/2010/04/curso-de-optica-geometrica-

2parte.html  http://www.monografias.com/trabajos11/therion/therion.shtml  http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen_virtual

LENTES  http://sites.google.com/site/fisica2palacios/home/optica/8-imagenes-con-una-

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Geometrica/Instrumentos/lupas/Lupa.htm  Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.