laboratorios virtuales óptica y ondas electromagnéticas 26_11_2016

Docente PhD Patricia Abdel Rahim

Lentes y ondas electromagnéticas por los estudiantes del curso de vibraciones

y ondas de la UAN

26-11-2016

LABORATORIO VIRTUAL ANOMALÍAS DE LA REFRACCIÓN

Autores

Katherin Gasca Aura Hernández Jireth Ardila Carolina Herrera

Introducción:

Ingrese al siguiente simulador y conteste los ejercicios planteados.

http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3239/html/3_defectos_

de_la_visin_y_su_correccin.html

Objetivo

Reconocer las anomalías de la refracción (MIOPIA, HIPERMETROPIA.)

Marco teórico

DEFECTOS VISUALES [1]

Hipermetropía

La hipermetropía tiene origen en el corto tamaño del globo ocular, o en la falta de potencia

óptica. Es el resultado de la imagen visual que se enfoca por detrás de la retina, en lugar

de ser directamente sobre ésta. Puede ser causada por el hecho de que el globo ocular

es demasiado pequeño o que el poder de enfoque es demasiado débil. El hipermétrope

ve bien de lejos, pero para ver de cerca, p ara leer un escrito, necesita usar lentes

convergentes o biconvexas que adelanten las imágenes hasta la retina.

Miopía

Se debe a una deformación por alargamiento del globo ocular. El ojo miope enfoca

correctamente en la retina los objetos cercanos. Sin embargo, el punto focal

correspondiente a la visión lejana se forma delante de la retina. La consecuencia es una

visión borrosa de los objetos alejados. Se corrige con el uso de lentes divergentes.

Ejercicios

Ingrese a la simulación y diga las características que hay en la hipermetropía,

miopía, astigmatismo luego desarrolle los ejercicios propuestos.

HIPERMETROPÍA

http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3239/html/3_defectos_de_la_visin_y_su_correccin.html


Una persona con hipermetropía necesita lentes convergentes/biconvexos que ubican la

imagen en la retina.

Ejercicio: una persona hipermétrope tiene su punto próximo a 1.50m de distancia ¿Cuál

es la potencia de gafas que debe usar para poder ver a 50cm de distancia?

Ecuación de los lentes

Remplazando:

MIOPÍA

Una persona con miopía necesita lentes divergentes/bicóncavos que ubican la imagen en

la retina.

Ejercicio: el punto próximo de un ojo miope se encuentra a 20cm y el punto remoto está

a 8cm ¿Cuál es la potencia de gafas que debe usar para poder ver el infinito?

Ecuación de los lentes

Remplazando:

1

MICROSCOPIO

INTRODUCCIÓN

Ingrese al siguiente link para acceder a la Apple de microscopio:

http://bama.ua.edu/~rschad/teaching/LABs/CH36%20Geometric%20optics/CH36%20SWF

%20image%20microscope.swf

OBJETIVO

Observar el índice borroso, teniendo en cuenta la longitud focal y la distancia del objeto.

MARCO TEORICO

MICROSCOPIO

http://bama.ua.edu/~rschad/teaching/LABs/CH36%20Geometric%20optics/CH36%20SWF%20image%20microscope.swf


Cuando necesitamos un aumento mayor que el que podemos obtener con una lupa, el instrumento que por lo general utilizamos es el microscopio, en ocasiones conocido como microscopio compuesto. Para analizar este sistema, utilizamos el principio de que una imagen formada por un elemento óptico, como una lente o un espejo, puede servir como objeto para un segundo elemento.

Al igual que con una lupa simple, lo que importa cuando se mira a través del microscopio es el aumento angular M. El aumento angular total del microscopio compuesto es el producto de dos factores. El primero es el aumento lateral m1 del objetivo, que determina el tamaño lineal de la imagen real I; el segundo factor es el aumento angular M2 del ocular, que relaciona el tamaño angular de la imagen virtual vista a través del ocular con el tamaño angular que tendría la imagen real I si se le viera sin el ocular. El primero de estos factores está dado por:

Donde s1 y s1' son las distancias objeto e imagen, respectivamente, para el objetivo. Por lo

general, el objeto está muy cerca del punto focal, y la distancia imagen resultante s1' es

muy grande en comparación con la longitud focal f1 del objetivo. Así pues, s1 es

aproximadamente igual a f1, y podemos escribir m1 = -s1'/f1.

El poder amplificador del microscopio (M): es el producto de la amplificación lateral del objetivo por la amplificación angular del ocular:

El aumento lateral del lente objetivo es:

EJERCICIOS

1. ingresar a la simulación, tomar los datos aumentando su longitud focal, observando la

altura de la imagen uno y la imagen 2. Completar la tabla con los datos tomados

anteriormente:

Longitud focal del objeto (cm)

Altura imagen 1 (cm)


Graficar la longitud focal del objeto vs la imagen 1, longitud focal del objeto vs la imagen

2, la imagen 1 vs la imagen 2.

Grafica longitud focal del objeto vs la imagen 1

5000 2.04 10.83

5024 2.07 9.06

5048 2.10 7.81

5076 2.14 6.75

5100 2.17 6.08

5123 2.20 5.52

5150 2.24 5.03

5174 2.27 4.64

5200 2.31 4.31



5000 2,04

5024 2,07

5048 2,1

5076 2,14

5100 2,17

5123 2,2

5150 2,24

5174 2,27

5200 2,31

Grafica longitud focal del objeto vs la imagen 2

y = 0,0013x - 4,693 2

2,05

2,1

2,15

2,2

2,25

2,3

2,35

4950 5000 5050 5100 5150 5200 5250

altu

ra d

e la

imag

en 1

(cm

)

longitud focal del objeto (cm)

Longitud focal del objeto vs Altura imagen 1 (cm)



5000 10,83

5024 9,06

5048 7,81

5076 6,75

5100 6,08

5123 5,52

5150 5,03

5174 4,64

5200 4,31

Grafica imagen 1 vs imagen 2

0

2

4

6

8

10

12

4950 5000 5050 5100 5150 5200 5250

altu

ra d

e la

imag

en 2

(cm

)

longitud focal del objeto (cm)

Longitud focal del objeto vs Altura imagen 2 (cm)



2,04 10,83

2,07 9,06

2,1 7,81

2,14 6,75

2,17 6,08

2,2 5,52

2,24 5,03

2,27 4,64

2,31 4,31

2.Hallar el aumento lateral, usando la siguiente ecuación:

Altura de la imagen 1 (cm)

Altura del objeto (cm)

2,04 1

2,07 1

2,1 1

2,14 1

A=

A=

A=

A=

TELESCOPIO

Ingrese al siguiente link para acceder a la Apple de telescopio:

0

2

4

6

8

10

12

2 2,05 2,1 2,15 2,2 2,25 2,3 2,35

altu

ra d

e la

imag

en 2

altura de la imagen 2



%20telescope.swf

OBJETIVO

Observar los cambios de imagen y cambio de longitud focal del objetivo dependiendo el

cambio de la longitud focal del ocular.

MARCO TEORICO

Distancia Focal

La distancia focal es la distancia comprendida entre el objetivo del telescopio (sea un

reflector o refractor) y el plano focal del mismo. Esta medida varía según el diámetro del

objetivo y del diseño del mismo (la curvatura del espejo, por ejemplo) Este dato está

siempre presente en los telescopios, incluso impreso sobre los mismos dado que es

fundamental para determinar muchas características adicionales del equipo. La medida se

suele dar en milímetros y sirve para calcular cosas como el aumento, la razón focal, etc.

Razón Focal

La razón focal (o F/D) es el índice de cuan luminoso es el telescopio. Esta medida está

relacionada con la focal y el diámetro del objetivo. Cuanto más corta es la distancia focal y

mayor el objetivo, más luminoso será el telescopio. Esta característica es aplicable en

astrofotografía y no en la observación visual. Visualmente, si trabajamos con el mismo

http://bama.ua.edu/~rschad/teaching/LABs/CH36%20Geometric%20optics/CH36%20SWF%20telescope.swf

http://bama.ua.edu/~rschad/teaching/LABs/CH36%20Geometric%20optics/CH36%20SWF%20telescope.swf

diámetro y los mismos aumentos, la imagen será igual de luminosa sin importar la razón

focal del sistema óptico.

Para calcular el F/D de un telescopio solo hay que dividir la distancia focal por el diámetro

del objetivo, todo en las mismas unidades:

[ ]

[ ]

EJERCICIOS

Hallar la razón focal tomando como constante los datos de longitud focal del objetivo que

aparece en la siguiente tabla. Mostrar cálculos.

Longitud focal del ocular (mm)

Longitud focal del objetivo(mm)

Razón focal (mm)

100.0 160 0,625

106.4 160 0,665

110.2 160 0,688

114.6 160 0,716

117.9 160 0,736

122.0 160 0,762

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

Graficar

Longitud focal del ocular vs Longitud focal del objetivo y Longitud focal del ocular vs

Razón focal.


Razón focal (mm)

100 0,625

106,4 0,665

110,2 0,688

114,6 0,716

0

50

100

150

200

0 2 4 6 8

Lon

gitu

d f

oca

l del

ob

jeti

vo(m

m)

Longitud focal del ocular(mm)

Longitud focal del objetivo Longitud focal del objetivo vs longitud

focal del ocular


Longitud focal del objetivo(mm)

100 160

106,4 160

110,2 160

114,6 160

117,9 160

122 160

117,9 0,736

122 0,762

Telescopio de Galileo

Ingrese al siguiente link para acceder a la página principal de Apple de telescopio de

Galileo y descárgala:

http://www.walter-fendt.de/ph6es/refractor_es.htm

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0 20 40 60 80 100 120 140lon

gitu

d f

oca

l del

ocu

lar

(mm

)

Razon focal (mm)

longitud focal del ocular vs Razón focal

Distancia focal

Ángulos

Objetivo Ocular Objetivo Ocular Aumento

0,50 0,10 1,5 -7,3 -5,0

1,0 0,20 3,3

-16,0 -4,9

1,5 0,30 4,0 -19,3 -4,8

2,0 0,40 5,1 -24,2 -4,7

3,5 0,50 6,0 -27,6 -4,6

4,0 0,60 6,2 -28,4 -4,6


OBJETIVO

Graficar la interacción entre objetivo y aumento dependiendo de su ángulo.

MARCO TEORICO

Telescopio astronómico

Los telescopios astronómicos pueden ser de varios tipos, según que sus elementos ópticos sean reflectores o refractores. Como ya se vio, el primer telescopio fue refractor, pero con el gran inconveniente de su gran aberración cromática. En un principio se trató de solucionar el problema usando relaciones focales muy grandes, algunas veces superiores a 100. Esta relación focal f/# está definida como el cociente de la distancia focal f del objetivo entre el diámetro D del mismo, como sigue:

Ejercicios

Ingresando a la Apple de telescopio de galileo llene la siguiente tabla tomando

distintos datos.

1. Graficar distancia focal (objetivo vs ocular), ángulos (objetivo vs ocular) y objetivo

de distancia focal y aumento.

Distancia focal

Objetivo Ocular

0,5 0,1

1 0,2

1,5 0,3

2 0,4

3,5 0,5

4 0,6

Objetivo Ocular

1,5 -7,3

3,3 -16

4 -19,3

5,1 -24,2

6 -27,6

6,2 -28,4

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

ocu

lar

objetivo

Ocular vs objetivo

Distancia focal

Objetivo Aumento

0,5 -5

1 -4,9

1,5 -4,8

2 -4,7

3,5 -4,6

4 -4,6

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

0 1 2 3 4 5 6 7

ocu

lar

objetivo

Ocular vs objetivo

Conclusiones

Se reconocieron las anomalías (miopía, hipertropia) y sus respectivos lentes para

corregirlas.

Observamos el índice borroso dependiendo su longitud focal y la distancia del

objeto analizando mediante gráficas.

Observamos los diferentes cambios que tiene una imagen dependiendo de su

longitud focal y ocular.

Se observó la relación entre el objetivo y el aumento variando su ángulo.

Citas web:

(1) http://www.fisicanet.com.ar/fisica/ondas/ap18_optica_geometrica.php

-5,05

-5

-4,95

-4,9

-4,85

-4,8

-4,75

-4,7

-4,65

-4,6

-4,55

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5au

men

to

objetivo

Aumento vs objetivo

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/ondas/ap18_optica_geometrica.php

Ondas electromagnéticas

ELABORADO POR:

Katherin Gasca Tautiva

Carolina herrera sarmiento

Jireth Ardila Andrade

Aura Hernández acuña

OBJETIVOS

Estudiar los principios generales de las ondas electromagnéticas

MARCO TEÓRICO


El término onda electromagnética se utiliza para describir la forma en la que desplaza la

radiación electromagnética a través del el espacio. La radiación electromagnética se

caracteriza por tener dos campos, uno eléctrico y otro magnético, y se desplaza en forma

de onda con los dos campos perpendiculares y oscilantes, oscilación responsable de que

la radiación describa una onda al propagarse. Antes se pensaba que nada se podía

propagar por el vacío y que las ondas electromagnéticas necesitaban un medio en el que

viajar. A este medio se le llamaba éter pero nunca se encontró, por el contrario, se ha

demostrado que las ondas de radiación electromagnética son capaces de propagarse por

el espacio vacío, algo que ha sido muy importante en el desarrollo de algunas tecnologías

y en el avance de la ciencia. (1)

Ecuaciones de maxwell

Hertz

Hertz genero ondas electromagnéticas con un circuito resonante, en el cual se neutralizo

las pérdidas de energía por medio del efecto de resistencia negativa de la chispa y la

inductancia y capacidad distribuida del mismo determina la frecuencia de la radiación

generada, la bobina de Ruhmkorff y su circuito asociado no influye en la misma y solo se

utiliza para generar la alta tensión para producir la chispa. El circuito de detección de las

ondas es un alambre en forma de anillo que posee una inductancia y una capacidad

distribuida cuya frecuencia de resonancia es igual a la generada y la chispa generada

entre las dos esferas es un medio de constatar la presencia de las ondas

electromagnéticas que inducen una alta tensión en dicho circuito.( 2)

INGRESE A

https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/radio-waves

Y desarrolle el siguiente ejercicio:

EJERCICIO 1

En este Applet muestra una onda electromagnética sinusoidal, donde usted puede variar

La frecuencia y la amplitud, esta viaja en el espacio libre en la dirección x.

Divida la frecuencia en 4 partes iguales y suponga que cada parte vale 1 MHz, deje en el

Indicador de la amplitud en el centro. Complete la Tabla:

Frecuencia

1MHz

Longitud de onda

λ(m)

Período (T)

(s)

Vector de onda

K=2∏/λ

[rad/m]

Frecuencia angular

W=2∏/ T

[Rad/s]

1/4 4 1,57

2/4 2 3,14

3/4 1,3 4,83

4/4 1 6,28

Procedimiento de longitud de onda λ(m)

1/4 MHz

λ =

= m

2/4 MHz

λ =

= m

3/4 MHz


λ =

= m

4/4 MHz

λ =

= m

Procedimiento Período T(s)

T=

= 4s

T=

= 2s

T=

= 1,3s

T=

= 1s

Procedimiento Vector de onda K= K=2∏/λ [rad/m]

K=

= m

K=

= m

K=

= m

K=

= m

Procedimiento Frecuencia Angular W=2∏/T [Rad/s]

W=

= 1,57 rad/s

W=

= 3,14 rad/s

W=

= 4,83 rad/s

W=

= 6,28 rad/s

Emax

N/C

Bmax T E(x,t)= Eosen(kx-wt) V/m B(x,t)=Bosen(kx-wt) T

580

580 N/C sen( m x - 1,57 rad/s t ) 1,93 T sen( m x -

1,57 rad/s t )

580

580 N/C sen( m x - 3,14 rad/s t ) 1,93 T sen( m x -

3,14 rad/s t )

580

580 N/C sen( m x- 4,83 rad/s t ) 1,93 T sen( m x-

4,83 rad/s t )

580

580 N/C sen( m x- 6,28 rad/s t ) 1,93 T sen( m x-

6,28 rad/s t )

EJERCICIO 2

Ingresar a siguiente link para dirigirse a la Apple.

http://www.educaplus.org/game/onda-electromagnetica

Utilizando la Apple, variar y tomar valores con distintas frecuencias, encontrar ,k y

w respectivamente, inventar campo magnético y eléctrico para hallar ecuaciones de

movimiento. Completar la siguiente tabla.


(

)

Emax

(n/c)

Bmax E(x,t)= Eosen(kx-wt) V/m B(x,t)=Bosen(kx-wt)

250

sen( m x –

47,12 rad/s t )

250

sen

250

sen( m x –

60,31 rad/s t )

250

sen( m x –

64,71 rad/s t )

250

sen( m x –

98,01 rad/s t )

(

)

(

)

(

)

(

)

CONCLUSIONES

Se lograron estudiar los principios generales de las ondas electromagnéticas, mediante la

app, tomando diferentes datos como landa, su frecuencia angular y diferentes campos

eléctricos y magnéticos.

Se hallaron las respectivas ecuaciones de campo magnético y eléctrico, utilizando el

vector de onda y su frecuencia angular.

LABORATORIO VIRTUAL ANOMALÍAS DE LA REFRACCIÓN

Autores: Alejandra Piamba Sapuyes Paula Andrea Triana Uribe Johan Esteban Ruiz Fajardo María Victoria Mendez Objetivo Identificar las características de las anomalías en la visión por medio de la creación de ejercicios

Marco Teórico

Miopía. Se debe a una deformación por alargamiento del globo ocular. El ojo miope

enfoca correctamente en la retina los objetos cercanos. Sin embargo, el punto focal

correspondiente a la visión lejana se forma delante de la retina. La consecuencia es una

visión borrosa de los objetos alejados. Se corrige con el uso de lentes divergentes.

Hipermetropía. Es la alteración opuesta a la miopía. El segundo punto focal del ojo se

encuentra detrás de la retina. El ojo hipermétrope ve bien de lejos (debe acomodarse)

pero mal de cerca. Se corrige con el uso de lentes convergentes.

Astigmatismo. Se debe a irregularidades en la curvatura de la córnea, de tal manera que

de un objeto se pueden obtener imágenes parciales situadas en planos diferentes. Se

pone de manifiesto porque dificulta la visión clara y simultánea de dos rectas

perpendiculares, de los radios de una bicicleta. Se corrige con lentes cilíndricas (se

obtienen cortando un cilindro por un plano paralelo al eje). (Bautista, 2016)

Ejercicio

Una mujer acude a un oftalmólogo receta lentes que tienen una potencia de -0.45

dioptrías, ya que no ve objetos que se encuentran a más de 4 m de distancia

a) ¿Qué defecto tiene en la visión?

b) Qué tipo de lente debe usar la mujer, ¿cuál es su distancia focal?

c) Ilustre como es la visión de la mujer con el lente y la respectiva potencia

Solución

a) la mujer tiene miopía

b) debe usar lentes divergentes estas deben cumplir que los objetos situados en el

infinito deben formar su imagen a 4m para que el ojo miope pueda verlos

Entonces:

c)

Imagen 1. Se utiliza la Applet (Tollue, 2016) para ilustrar como seria la visión de esta

mujer con la respectiva lente y potencia

Ejercicio

A un joven con hipermetropía le han resuelto su problema de visión con unas gafas de 2 dioptrías.

a) Indicar qué tipo de lentes deben tener las gafas. b) ¿Cuál es la distancia focal de las lentes? c) Determinar la distancia que tenía el punto próximo del joven antes de colocarse las

gafas

Solución

Imagen 2. Para el punto a) utilizamos la animación (Freezeray., s.f.) Para observar que

tipo de lentes deben llevar las gafas, se llega a la conclusión que deben ser convexo los

lentes.

La lente hace que los objetos situados en su punto próximo 20 cm se coloquen en el

punto donde él ve cómodamente. Aplicando estas condiciones a la ecuación de las lentes

El punto próximo del ojo está situado a -33.33 cm de distancia.

Ejercicio

Cuál seria la potencia de las lentes de una persona que sufre de astigmatismo, si sus

características fueran las siguientes:

Material del lente : vidrio

Radio de Curvatura 1 = 10cm

Radio de curvatura 2= 20cm

Solución

(

)

Remplazando en la ecuación tenemos:

(

)

Conclusiones.

Las lentes Divergentes y convergentes son una gran herramienta, ya que permiten la

corrección de las anomalías de la visión en personas que presentan fallas en la misma.

La determinación de la potencia de la lente me permite identificar para que tipo de

enfermedad se debe utilizar

Referencias

Bautista, L. (18 de 11 de 2016). Fisica Optica . Obtenido de El Ojo Humano :

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/ondas/ap18_optica_geometrica.php

Freezeray., S. (s.f.). Defectos De la Visión y su correción . Obtenido de http://e-

ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3239/html/3_defectos_de_la_

visin_y_su_correccin.html

Tollue, G. (2016). Corrections De La Vision. Obtenido de http://www.sciences.univ-

nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/instruments/correction.html

LABORATORIO VIRTUAL SISTEMAS ÓPTICOS

Objetivos

Demostrar cualitativamente con fórmula los datos obtenidos por las Applet y además

relación entre el foco de lente principal con la distancia de la pupila del ojo

Introducción

[1]https://www.geogebra.org/m/eyEYbc2h

[2]http://www.walter-fendt.de/ph6es/refractor_es.htm

Marco teórico

Telescopio

https://www.geogebra.org/m/eyEYbc2h


El telescopio es un sistema óptico mediante el cual puede verse una imagen magnificada

de un objeto distante, consiste en dos lentes convergentes suele ser de una lente

biconvexa acromática que forma una imagen real invertida.

Magnificación de un telescopio refractor

Para determinar la distancia de un telescopio

Microscopio compuesto

Un microscopio óptico compuesto, o simplemente microscopio compuesto, es un

microscopio que cumple su misión —producir una imagen ampliada de una muestra de

algo— por medio de dos sistemas ópticos (hecho cada uno de una o más lentes) que

actúan sucesivamente. Se distingue de un microscopio simple (por ejemplo una lupa de

mano o una lupa de relojero) que amplía el objeto mediante un solo sistema de lentes

(generalmente una sola lente).

Imagen tomada de: [3]

Esquema que muestra un objeto (1) que es atravesado por un haz de rayos luminosos (2)

los cuales son captados por el objetivo (3). Al formarse el cono de luz proveniente del

objeto se determina un ángulo, también llamado de apertura, donde a representa la mitad

del mismo.

A partir de las observaciones precedentes, nace la definición de apertura numérica (AN),

cifra a considerar para determinar el rendimiento de una lente objetivo:

Donde a = la mitad del ángulo de apertura del objetivo.

https://es.wikipedia.org/wiki/Microscopio_simple

n = el índice de refracción del medio que se encuentra entre el objeto y el objetivo.

(Para el aire n = 1 y para el vidrio o aceite n = 1.51)

Imagen tomada de: [4]

A la izquierda el espacio entre el cubre objeto (5) y el objetivo (3) es ocupado por el aire; a

la derecha el espacio es ocupado por un líquido de inmersión (6). Apréciese que el cono

de luz y el ángulo a son mayores con inmersión.

El poder de resolución de un microscopio compuesto de campo claro puede ser calculado

de manera razonable mediante la fórmula

Donde delta= resolución expresada en micrómetros.

landa = longitud de onda de la luz empleada.

Telescopio básico

Introducción

Ingrese al simulador [1]

Con ayuda del simulador complete la tabla, halle los valores de la potencia de cada lente

que compone el telescopio básico y gráficamente compruebe la relación entre el foco de

lente principal con la distancia de la pupila del ojo, Mantenga fijos los siguientes datos:

m=0,13 y s=5.48

Solución

Procedimiento potencia del lente principal

Procedimiento potencia de la segunda lente

F[m] [m] O[m] P[dioptrías] [dioptrías]

1.5 8.5 0.18 0.66 0.11

2 8 0.25 0.5 0.125

2.5 7.5 0.33 0.4 0.13

3 7 0.43 0.33 0.14

3.5 6.5 0.54 0.28 0.15

F[m] [m] O[m] P[dioptrías] [dioptrías]

1.5

2

2,5

3

3,5

Análisis de la grafica

Grafico 1. La relación que se logró apreciar entre el foco del primer lente del telescopio

básico y la distancia de la pupila del ojo se encuentra en el valor de la distancia del objeto,

la que se deja al comienzo como un valor fijo s=5,48, la ecuación de la recta presenta un

valor aproximado 5.50, además que se aprecia una relación proporcional entre la

distancia del foco y la distancia de la pupila del ojo

Telescopio astronómico

Descargar el simulador que se encuentra en la applet [2], este applet Java simula un

telescopio astronómico sencillo, formado por dos lentes llamadas objetivo y ocular. Tenga

en cuenta que para cambiar la distancia focal se debe dar clic a la distancia focal que

quiera cambiar.

Complete la tabla con los datos que le proporciona el programa y verifique, con la fórmula

que aparece en el applet el aumento del telescopio. Nota: mueva el ángulo hasta la parte

superior, para cada tabla.

Distancia focal Ángulos

Objetivo (m) Ocular(m) Objetivo (m) Ocular (m) Aumento

0.10 0.15

0.20 0.25

0.30 0.35

0.40 0.45


Objetivo (m) Ocular (m) Objetivo (m) Ocular(m) Aumento

y = 5,5066x + 0,5947

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

F[m

]

O[m])

Foco Vs Distancia Ojo

0.10 0.50

0.20 0.40

0.30 0.30

0.40 0.20

0.50 0.10


Objetivo (m) Ocular (m) Objetivo (m) Ocular (m) Aumento

0.15 0.50

0.25 0.40

0.35 0.30

0.45 0.20

a) Halle la potencia de cada distancia focal y el foco.

Nota: Tener en cuenta que f1= objetivo y f2= ocular además analizar la ecuación de la

simulación con el aumento lateral de un lente y halle do y di.

Foco:

OBJETIVO (m) OCULAR (m) FOCO (m)

0.10 0.15

0.50

0.15

0.20 0.25

0.40

0.25

0.30 0.35

0.30

0.35

0.40 0.45

0.20

0.45

0.50 0.10

Potencia:

FOCO (m) Dioptría

0.06

0.08

0.11

0.11

0.13

0.15

0.16

0.15

0.16

0.21

0.13

0.13

Solución

a)


Objetivo (m) Ocular(m) Objetivo (m) Ocular (m) Aumento

0.10 0.15 21.2 -14.5 -0.68

0.20 0.25 19.8 -16.1 -0.80

0.30 0.35 19.2 -16.7 -0.87

0.40 0.45 16.8 15.0 -0.89


Objetivo (m) Ocular (m) Objetivo (m) Ocular(m) Aumento

0.10 0.50 28.4 -6.2 -0.20

0.20 0.40 23.4 -12.2 -0.52

0.30 0.30 18.0 -18.0 -1.0

0.40 0.20 12.2 -23.4 -2

0.50 0.10 6.2 -28.4 -4.8


Objetivo (m) Ocular (m) Objetivo (m) Ocular (m) Aumento

0.15 0.50 26.5 -8.5 -0.31

0.25 0.40 21.7 -14.0 -0.64

0.35 0.30 16.7 -19.2 -1.1

0.45 0.20 11.3 -24.2 -2.2

b)

Foco:

OBJETIVO (m)

OCULAR (m) FOCO (m)

0.10 0.15 0.06

0.50 0.08

0.15 0.11

0.20 0.25 0.11

0.40 0.13

0.25 0.15

0.30 0.35 0.16

0.30 0.15

0.35 0.16

0.40 0.45 0.21

0.20 0.13

0.45 0.13

0.50 0.10 0.08

Potencia:

FOCO (m)

Dioptría

0.06 16.6

0.08 12.5

0.11 9.09

0.11 9.09

0.13 7.69

0.15 6.67

0.16 6.25

0.15 6.67

0.16 6.25

0.21 4.76

0.13 7.69

0.13 7.69

0.08 12.5

Análisis de la grafica

Podemos concluir en los datos obtenidos con formula y a partir de la gráfica qué mayor

sea la potencia de un lente el foco será mucho menor, el lente ni el foco no es

directamente proporcional igualmente también se puede decir que entre más grande sea

el foco la potencia del lente será mínima

Conclusiones

y = -75,404x + 18,5 R² = 0,8637

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

PO

TEN

CIA

DE

UN

A L

ENTE

FOCO

foco vs potencia

Entre mayor sea el valor del foco de la lente, para este caso se pudo apreciar que es

menor el valor de la potencia del lente además se evidencio la relación entre la distancia

de la pupila del ojo con el foco de la lente principal del telescopio básico

Se pudo demostrar c mediante análisis cualitativos y cuantitativos la potencia de un lente

y el foco además la relación entre el foco de lente principal con la distancia de la pupila

del ojo con herramientas suministradas en clase

Web grafía

[1]https://www.geogebra.org/m/eyEYbc2h

[2]http://www.walter-fendt.de/ph6es/refractor_es.htm

[3]http://www.medic.ula.ve/histologia/anexos/microscopweb/MONOWEB/capitulo3_4.htm

[4]http://www.medic.ula.ve/histologia/anexos/microscopweb/MONOWEB/capitulo3_4.htm

Laboratorio Virtual Ondas Electromagnéticas

Objetivo


Marco Teórico

Cuando un campo, ya sea eléctrico o magnético, cambia con el tiempo, induce un campo

del otro tipo en las regiones adyacentes del espacio. Esto nos lleva (como a Maxwell) a

considerar la posibilidad de la existencia de una perturbación electromagnética

Consistente en campos eléctricos y magnéticos que se modifican con el tiempo, capaz de

propagarse a través del espacio de una región a otra, aun cuando no exista materia en la

región intermedia. Tal perturbación, en caso de existir, tendrá las propiedades de una

onda, por lo que el término apropiado para nombrarla es onda electromagnética. Tales

ondas existen; las transmisiones de radio y televisión, la luz, los rayos x y muchas otras

clases de radiación son ejemplos de ondas electromagnéticas. [3]

Ecuaciones de Maxwell [4]

https://www.geogebra.org/m/eyEYbc2h


http://www.medic.ula.ve/histologia/anexos/microscopweb/MONOWEB/capitulo3_4.htm

http://www.medic.ula.ve/histologia/anexos/microscopweb/MONOWEB/capitulo3_4.htm

El experimento de Hertz

Maxwell fue una de las mentes más brillantes de su tiempo en la década de 1860

desarrollo la teoría matemática del electromagnetismo esta predice que la ondas

electromagnéticas se propagan por el espacio a la velocidad de la luz, muchos científicos

de la época estaban en la búsqueda de probar experimentalmente esta teoría.

Hacia 1887 HEINRICH HERTZ un profesor de física Alemán diseño una serie de

brillantes experimentos para demostrar la hipótesis de maxwell su equipo consistía en un

generador de chispas acoplado a una antena y un anillo metálico alejado de la antena,

Hertz razono que las ondas electromagnéticas generadas por la chispa viajarían por el

espacio y de ser correcta la teoría de Maxwell inducirían una corriente en el arco metálico

produciendo una chispa entre las terminales del mismo. [5]

Introducción

Ingrese a:

[1] https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/radio-waves

[2] http://www.educaplus.org/game/onda-electromagnetica

Y desarrolle los siguientes ejercicios:

Ejercicio 1:

En este applet muestra una onda electromagnética sinusoidal, donde usted puede variar

la frecuencia y la amplitud, esta viaja en el espacio libre en la dirección x.


indicador de la amplitud en el centro. Complete la Tabla. Repita este procedimiento para

las otras cuatro partes de la frecuencia ósea ¼, 2/4, ¾ MHz.

Frecuencia [MHz]

Longitud de onda λ[m]

Periodo T[s] Vector de onda K[ rad/m]

Frecuencia angular w[ rad/s]

[v/m] [T]



Frecuencia [MHz]

Ecuación de campo eléctrico E(x,t)=Eo [V/m]sen(k[rad/m] x-w[rad/s]t)

Ecuación de campo magnético B(x,t)=Bo[T]sen(k[rad/m] x-w[rad/s]t)

Solución

Frecuencia [MHz]

Longitud de onda λ[m]

Periodo T[s]

Vector de onda K[ rad/m]

Frecuencia angular w[ rad/s]

[v/m]

[T]

1 300 E=

B=

1/4 E=

B=

2/4 600 E=

B=

3/4 400 E=

B=

Frecuencia [MHz]

Ecuación de campo eléctrico E(x,t)=Eo [V/m]sen(k[rad/m] x-w[rad/s]t)

Ecuación de campo magnético B(x,t)=Bo[T]sen(k[rad/m] x-w[rad/s]t)

1 E(x,t)= sen( x-

t)

B(x,t)= sen( x-

t)

1/4 E(x,t)= sen( x- t) B(x,t)= sen( x

t)

2/4 E(x,t)= sen( x-

) B(x,t)= sen(

x- )

3/4 E(x,t)= sen( x- t) B(x,t)= sen( x-

t)

Procedimiento

Para f= 1MHz

Para f=

MHz

Para f=

MHz

Para f=

MHz

Ejercicio 2:

Considerando que la frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de onda

Por lo tanto si la frecuencia aumenta, la longitud de onda disminuirá y viceversa.

a. Analizar que ocurre cuando el campo magnético ( ) y el campo eléctrico ( ) se

encuentran en las siguientes situaciones:

1) 2) 3)

Rta:

1) Por el contrario si la frecuencia está completamente al lado izquierdo y la longitud

de onda al lado derecho, se pueden notar diferentes direcciones. En el campo

magnético se crea una onda cosenoidal que comienza en los negativos sin

embargo, el campo eléctrico crea la misma onda cosenoidal que va en sentido

horizontal mientras el campo magnético va vertical, cada onda con 4 nodos.

2) Cuando la frecuencia se encuentra al lado derecho y la longitud de onda al lado

izquierdo; el campo magnético se encuentra hacia arriba mientras que el campo

eléctrico va hacia el frente.

3) Pero cuando las dos están en el centro se crean dos ondas senoidales; el campo

magnético vertical y el campo eléctrico horizontal.

b. Desarrollar la siguiente tabla:

Frecuencia Longitud de onda

4.330 Hz

8.660 Hz

17.320 Hz

34.640 Hz

69.280 Hz

De acuerdo con las frecuencias de la tabla y manteniendo la velocidad de la luz como

3x ⁄

⁄

⁄

Para 4.330 Hz:

⁄

Para 8.660 Hz:

⁄

Para 17.320 Hz:

⁄

Para 34.640 Hz:

⁄

Para 69.280 Hz:

⁄

Conclusiones:

Cuando la frecuencia es menor que la longitud de onda no se crea una onda, si no

que el flujo se mantiene constante.

Cuando la frecuencia es mayor a la longitud de onda, se crean dos ondas co-

senoidales una horizontal ( ) y la otra vertical ( ).

Cuando la frecuencia y la longitud de onda son iguales, se forman dos ondas

senoidales una horizontal ( ) y la otra vertical ( ).

Web grafías:

[1] https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/radio-waves

[2]http://www.educaplus.org/game/onda-electromagnetica

[3] https://www.youtube.com/watch?v=NmoYRdheRVY

[4] http://ocw.upm.es/apoyo-para-la-preparacion-de-los-estudios-de-ingenieria-y-

arquitectura/fisica-preparacion-para-la-

universidad/contenidos/electromagnetismo/ondas_em.pdf

[5] https://biblioseb.files.wordpress.com/2013/04/sears-zemansky-young-freedman-

fc3adsica-universitaria-vol-2-12a-edicic3b3n.pdf

2165

12165

22165

32165

42165

52165

62165

72165

82165

2165 12165 22165 32165 42165 52165 62165 72165 82165

Lon

gitu

d d

e la

on

da

Frecuencia

𝜆 vs 𝑣



https://www.youtube.com/watch?v=NmoYRdheRVY

http://ocw.upm.es/apoyo-para-la-preparacion-de-los-estudios-de-ingenieria-y-arquitectura/fisica-preparacion-para-la-universidad/contenidos/electromagnetismo/ondas_em.pdf



https://biblioseb.files.wordpress.com/2013/04/sears-zemansky-young-freedman-fc3adsica-universitaria-vol-2-12a-edicic3b3n.pdf

https://biblioseb.files.wordpress.com/2013/04/sears-zemansky-young-freedman-fc3adsica-universitaria-vol-2-12a-edicic3b3n.pdf

Laboratorio Ondas Electromagnéticas

Integrantes:

Jhon Serrano, Harold Reyes, Camilo Ovalle,

OBJETIVO


INTRODUCCIÓN

Ingrese a https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/radio-waves Y desarrolle

el siguiente ejercicio.

MARCO TEÓRICO

Ondas Electromagnéticas: Son las que se propagan mediante una oscilación de

campos eléctricos y magnéticos. Los campos electromagnéticos al "excitar" los

electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que nuestro

cerebro "construya" el escenario del mundo actual.

Ecuaciones de Maxwell: Las ecuaciones de Maxwell representan una de las formas más elegantes y concisas de establecer los fundamentos de la Electricidad y el Magnetismo, esas ecuaciones tienen la forma más general:

Y son, por tanto, un total de ocho ecuaciones escalares (tres para cada uno de los rotacionales de los campos eléctrico y magnético y una para las divergencias). Los parámetros que intervienen en la formulación de las ecuaciones de Maxwell son los siguientes:

Campo eléctrico existente en el espacio, creado por las cargas

Campo dieléctrico que resume los efectos eléctricos de la materia

Campo magnético existente en el espacio, creado por las corrientes

Campo magnético que resume los efectos magnéticos de la materia

Densidad de cargas existentes en el espacio

Densidad de corriente, mide el flujo de cargas por unidad de tiempo y

superficie y es

Permitividad eléctrica, característica de los materiales dieléctricos

Permeabilidad magnética, característica de los materiales paramagnéticos


Experimentos de Hertz: Utilizó un carrete o bobina de Ruhmkorff; En seguida

conectó el carrete a un dispositivo formado por dos varillas de cobre; en uno de los

extremos de cada varilla añadió una esfera grande y en el otro una pequeña. Cada

una de las esferas grandes servía como condensador para almacenar carga

eléctrica. después, en cierto instante el voltaje entre las esferas chicas era lo

suficientemente grande para que saltara una chispa entre ellas.

Hertz razonó que al saltar estas chispas se produciría un campo eléctrico variable

en la región vecina a las esferas chicas, que según Maxwell debería inducir un

campo magnético, también variable.

Estos campos serían una perturbación que se debería propagar, es decir, debería

producirse una onda electromagnética. De esta forma, Hertz construyó un radiador

de ondas electromagnéticas. Efectivamente, al conectar el carrete de Ruhmkorff a

su dispositivo, Hertz observó que saltaban chispas entre las esferas chicas de

manera intermitente. Así logró construir un generador de ondas electromagnéticas.

DESARROLLO

Ejercicio #1: En este applet muestra una onda electromagnética senoidal, donde usted

puede variar la frecuencia y la amplitud, esta viaja en el espacio libre en la dirección x.


indicador de la amplitud en el centro. Complete la Tabla.

Longitud

de onda Periodo

Vector de

onda

Frecuencia

angular

De un

valor de

Emax

Ecuaciones de los

campo magnético y

eléctrico

λ[m] T [s] K=2π/λ

[rad/m]

w=2π/T

[rad/s]

halle

Bmax

E(x,t)=Eosen(kx-wt) V/m

B(x,t)=Bosen(kx-wt) T

Tabla no. 1, tabla de datos principal.

Repita este procedimiento para las otras cuatro partes de la frecuencia ósea ¼, 2/4, ¾

MHz.

Ejercicio #2: Construya un ejercicio con este applet:

PROCEDIMIENTO

Ejercicio #1: En este applet muestra una onda electromagnética senoidal, donde usted

puede variar la frecuencia y la amplitud, esta viaja en el espacio libre en la dirección x.


indicador de la amplitud en el centro. Complete la Tabla.

Longitud

de onda Periodo

Vector de

onda

Frecuencia

angular

De un

valor de

Emax

Ecuaciones de los

campo magnético y

eléctrico

λ[m] T [s] K=2π/λ

[rad/m]

w=2π/T

[rad/s]

halle

Bmax

E(x,t)=Eo*sen(kx-wt) V/m

B(x,t)=Bo*sen(kx-wt) T

Tabla no. 1,1, tabla de datos principal.

Repita este procedimiento para las otras cuatro partes de la frecuencia ósea ¼, 2/4, ¾

MHz.

Inicialmente se tiene el dato de la frecuencia (1 MHz) y con las siguientes formulas y

procedimientos se hallara λ, T, K y w.

Teniendo la frecuencia reemplazamos para hallar la frecuencia angular (w) y se llena la

siguiente tabla:

FRECUENCIA ANGULAR ( W )

FRECUENCIA #1

FRECUENCIA #2

FRECUENCIA #3

FRECUENCIA #4

Tabla no. 2, frecuencias angulares.

Para poder hallar la longitud de onda se utilizaran las siguientes formulas las cuales

despejando se hallara una nueva fórmula:

Operando extremos y medios tenemos:

Después completamos la tabla con las diferentes frecuencias, teniendo en cuenta que la

velocidad del sonido es de 340 m/s:

LONGITUDES ( )

FRECUENCIA #1

FRECUENCIA #2

FRECUENCIA #3

FRECUENCIA #4

Tabla no. 3, longitudes.

Para hallar el Periodo se utilizara la siguiente formula y se llenara la siguiente tabla:

PERIODOS ( T )

FRECUENCIA #1

FRECUENCIA #2

FRECUENCIA #3

FRECUENCIA #4

Tabla no. 4, Periodos.

Ahora se hallara el vector de onda, llenando la siguiente tabla y utilizando esta fórmula:

VECTOR DE ONDA ( K )

LONGITUD #1

LONGITUD #2

LONGITUD #3

LONGITUD #4

Tabla no. 5, Vector de onda.

Para Hallar Bmax se establecerá un valor de Emax para así poder hallarlo y teniendo ese

dato llenamos la siguiente tabla:

Bmax ( T )

Emax #1

Emax #2

Emax #3

Emax #4

Tabla no. 6, Bmax.

Y por último se hallaran las ecuaciones tanto de Emax y de Bmax:

Ecuacion de E(x,t)=Eo*sen(kx-wt) V/m

Emax #1 Emax #2

( )

( )

(

)

( )

( )

(

)

Emax #3 Emax #4

( )

( )

(

)

( )

( )

(

)

Tabla no. 7, Ecuación Emax.

a se hallara la ecuación de Bmax reemplazando en ella los datos que ya tenemos:

Ecuacion de B(x,t)=Bo*sen(kx-wt) T

Bmax #1 Bmax #2

( )

( )

(

)

( )

( )

(

)

Bmax #3 Bmax #4

( )

( )

(

)

( )

( )

(

)

Ejercicio#2: con el simulador variaremos la longitud de onda en cuatro divisiones iguales

y con ello se completara la siguiente tabla:

Frecuencia Periodo Vector de

onda

Frecuencia

angular

De un

valor de

Bmax

f[Hz] T [s] K=2π/λ

[rad/m]

w=2π/T

[rad/s]

halle

Emax

En la siguiente tabla se hallara l frecuencia teniendo en cuenta la velocidad del sonido y a

longitud de onda:

FRECUENCIA ( )

LONGITUD#1

LONGITUD#2

LONGITUD#3

LONGITUD #4

Ahora se procederá a calcular el periodo y completando al siguiente tabla:

PERIODOS ( T )

LONGITUD #1

LONGITUD#2

LONGITUD#3

LONGITUD#4

Ahora se hallara el vector de onda, llenando la siguiente tabla y utilizando esta fórmula:

VECTOR DE ONDA ( K )

LONGITUD#1

LONGITUD#2

LONGITUD#3

LONGITUD#4

Teniendo la frecuencia reemplazamos para hallar la frecuencia angular (w) y se llena la

siguiente tabla:

FRECUENCIA ANGULAR ( W )

LONGITUD #1

LONGITUD #2

LONGITUD #3

LONGITUD #4

Tabla no. 2, frecuencias angulares.

Ahora se completara la siguiente tabla para hallar Emax:

Emax ( T )

Bmax #1

Bmax #2

Bmax #3

Bmax #4

CONCLUSIONES

Claramente se observa que con solo tener la frecuencia o el periodo podemos

hallar todas las variables que no conocemos, solamente con las ecuaciones.

En Bmax y Emax hay una relación proporcional entre sí, si una de ellas aumenta la

otra también y juntas deben de tener el valor de C.

Al tener Bmax y Emax podemos ver el comportamiento de la OEM y sus

ecuaciones.

Al tener una frecuencia mayor la frecuencia angular aumenta, ya que es

directamente proporcional.

Bibliografía

[1]http://ocw.upm.es/apoyo-para-la-preparacion-de-los-estudios-de-ingenieria-

yarquitectura/fisica-preparacion-para-

launiversidad/contenidos/electromagnetismo/ondas_em.pdf

[2]https://www.youtube.com/watch?v=NmoYRdheRVY

[3]http://www.walter-fendt.de/html5/phes/electromagneticwave_es.htm

[4] http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/112/htm/sec_17.htm

http://ocw.upm.es/apoyo-para-la-preparacion-de-los-estudios-de-ingenieria-yarquitectura/fisica-preparacion-para-launiversidad/contenidos/electromagnetismo/ondas_em.pdf



https://www.youtube.com/watch?v=NmoYRdheRVY

http://www.walter-fendt.de/html5/phes/electromagneticwave_es.htm

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/112/htm/sec_17.htm

Laboratorio No.1: Anomalías de la refracción (Miopía, Hipermetropía y astigmatismo)

Autores

Andres Bonilla

Johana Gualateros

Jasson Quiroga

Sebastian Muñoz

OBJETIVOS: Reconocer las fórmulas para cada una de las distintas anomalías de la refracción y el comportamiento de los lentes INTRODUCCIÓN: Ingrese y explore el applet de cada referencia [1] Presbicia http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/Instrumentos/ollo/applet/oeil.html [2] Miopia http://www.ideiasnacaixa.com/laboratoriovirtual/index.htm [3] Hipermetropia: http://www.ideiasnacaixa.com/laboratoriovirtual/index.htm MARCO TEÓRICO: Presbicia Con la edad la capacidad de acomodación desaparece: es necesario corregir la visión de cerca y de lejos con lentes bifocales o progresivas. Miopía Se llama también visión corta y se produce cuando el globo ocular es demasiado largo. En estas condiciones el foco se forma antes de la retina, en el cuerpo. Se corrige este defecto con lentes divergentes (cóncavos). Ejemplo: Un ojo miope no puede ver nítidamente a más de 0,5 m, ¿cuántas dioptrías tiene? El punto remoto esta a 0.5 m F’=0,5m P=-2 dioptrias Hipermetropía Se llama también visión larga y se produce cuando el ojo es demasiado corto para su poder de refracción. Los rayos caen en la retina antes de haber llegado al foco y por lo tanto se forma una imagen borrosa. La hipermetropía se corrige con el uso de lentes convergentes (convexos), de modo que la lente crea una imagen derecha virtual y más grande del objeto, pero más alejada del ojo. Ejemplo: Una persona hipermétrope tiene su punto próximo a 1,20 m de distancia, ¿cuál es la potencia de las gafas que debe utilizar para poder leer a 30 cm de distancia?

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/Instrumentos/ollo/applet/oeil.html


http://www.ideiasnacaixa.com/laboratoriovirtual/index.htm

http://www.ideiasnacaixa.com/laboratoriovirtual/index.htm

EJERCICIO 1: PRESBICIA Un paciente de avanzada edad tiene una anomalía en sus ojos, llamada presbicia para la cual debe alejar los objetos y así verlos de cerca. Para poder ver una caja esta se ha alejado 0,7 m.Indique el valor focal para que el punto próximo de nuevo se encuentre a 0,30 m

EJERCICIO 2: MIOPIA Una persona que padece de miopía, no puede ver con claridad los objetos que se encuentran situados a más de 5 metros de distancia. Calcule: a) El valor de su distancia focal. b)La potencia de los lentes.

EJERCICIO 3: HIPERMETROPIA Un fabricante de lentes debe elaborar unas gafas para un paciente que tiene un problema de visión utiliza unas gafas de 1,75 dioptrias. Donde se sabe que s=15 Calcule: a)¿A qué distancia tenía el punto próximo el muchacho antes de colocarse las gafas? b) Distancia focal de las lentes

Conclusiones: Los distintos lentes convergentes y divergentes ayudan a solucionar los problemas de visión que presentan las personas tales como, miopía, hipermetropía y presbicia. Referencias Cibergráficas: Anomalías de la Refracción Disponible en http://elfisicoloco.blogspot.com.co/2013/04/el-ojo-y-la-vision.html Consultado el 11 de Noviembre de 2016 Ejemplos Disponible en

http://elfisicoloco.blogspot.com.co/2013/04/el-ojo-y-la-vision.html

http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3239/html/3_defectos_de_la_visin_y_su_correccin.html Consultado el 11 de Noviembre de 2016 Presbicia [En línea] Disponible en http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/Instrumentos/ollo/applet/oeil.html Consultado el 11 de Noviembre de 2016

LABORATORIO no.2 SISTEMAS ÓPTICOS

MARCO TEORICO:

En óptica geométrica se denomina sistema óptico a un conjunto de superficies que separan medios con distintos índices de refracción.

Estas superficies pueden ser refractantes o espejos, pero no tienen por qué ser de revolución ni presentar ningún tipo de alineación. Con frecuencia nos encontramos con sistemas formados por superficies esféricas,1 con sus centros de curvatura situados sobre una misma recta llamada eje del sistema o eje óptico. A estos sistemas se les denomina sistemas ópticos centrados, aunque con frecuencia se omite este último adjetivo al referirse a ellos.

Los sistemas ópticos pueden clasificarse en:

Dióptricos, si están formados sólo por superficies refractantes.

Catóptricos, si lo están sólo por espejos.

Catadióptricos, si están formados por unos y otros.

MICROSCOPIO Un aumento simple sólo brinda una ayuda limitada al inspecionar los distintos detalles de un objeto. Un aumento mayor puede conseguirse al conbinarse dos lentes en un dispositivo denominado microscopio compuesto. PROCEDIMIENTO: Ejercicio Telescopio Refractor

Ingresando a la página http://www.walter-fendt.de/ph6es/refractor_es.htm descargamos el applet. Compruebe que la amplificación angular m=θ/θo es igual a -fo/fe. Concluya de

Solución

Para comprobar que en un telescopio de refracción

donde θo es el ángulo

formado por los rayos del objeto (ángulo objeto), θ es el ángulo subtendido por la imagen final (ángulo ocular), fo el foco del objetivo y fe el foco ocular, haremos una tabla variando el foco ocular dejando el foco objetivo en 0.5m y el ángulo del objetivo en -2.5º como se muestra en la figura.

http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3239/html/3_defectos_de_la_visin_y_su_correccin.html





https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93ptica_geom%C3%A9trica

https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dndice_de_refracci%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_%C3%B3ptico#cite_note-1


fo(m) fe(m) θo(grados) θ(grados) Aumento (-fo/fe) θ/θo

0,5 0,05 -2,5 23,3 -9,5 -10 -9,32

0,5 0,1 -2,5 12,1 -4,9 -5 -4,84

0,5 0,15 -2,5 8,2 -3,3 -3,3333 -3,28

0,5 0,2 -2,5 6,1 -2,5 -2,5 -2,44

0,5 0,25 -2,5 4,9 -2 -2 -1,96

0,5 0,3 -2,5 4,1 -1,7 -1,666 -1,64

0,5 0,35 -2,5 3,5 -1,4 -1,428 -1,4

0,5 0,4 -2,5 3,1 -1,2 -1,25 -1,24

0,5 0,45 -2,5 2,7 -1,1 -1,111 -1,08

0,5 0,5 -2,5 2,5 -1 -1 -1

Haciendo las gráficas de aumento vs θ y aumento vs fe vemos lo siguiente:

De este primer grafico observamos que hay una proporcionalidad entre el ángulo visto por el observador y el aumento. Teniendo en cuenta la formula m= θ/ θo vemos que θ es directamente proporcional, como también se observa en la gráfica. Además de que θo seria el inverso de la pendiente de la gráfica:

Es decir, que entre más grande sea el ángulo ocular mayor será el aumento si el ángulo en el que inciden los rayos al telescopio es constante.

y = -0,408x + 0,0167 -10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 5 10 15 20 25

Au

me

nto

Angulo ocular θ(grados)

Aumento vs θ

En este grafico hay un comportamiento inverso. Entre más pequeño sea el lente ocular más grande es el aumento y por ende más grandes se ven las imágenes de las estrellas. Sin embargo el comportamiento no es lineal, es un comportamiento exponencial debido a la formula m=-fo/fe. Como fe está en la parte inferior del denominador es inversamente proporcional al aumento siempre y cuando la lente objetivo sea constante.

Conclusiones

La imagen en el sistema óptico del telescopio es invertida, virtual y aumentada. Porque la imagen que genera el lente objetivo es cercana o esta sobre el foco ocular como es el caso.

Cuando los rayos refractados por el lente ocular tienden a ser paralelos al eje principal el aumento tiende a aumentar.

La distancia entre los 2 lentes es de fe+fo esto es para lograr un mayor aumento ya que como la imagen se forma en el foco ocular los rayos tienden a ser paralelos al eje principal, y así el aumento se incrementa

Si tenemos un lente ocular menor al lente objetivo el aumento tiende a ser más grande. Contrario a lo que ocurre cuando los 2 lentes tienden al mismo tamaño

Se confirmó que m= θ/ θo=-fo/fe. Es decir que el aumento angular también se puede definir como –fo/fe, que es el aumento del sistema en general.

MICROSCOPIO:

Ingrese al siguiente link

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Au

me

nto

distancia focal del lente ocular(m)

Aumento vs fe

http://bama.ua.edu/~rschad/teaching/LABs/CH36%20Geometric%20optics/CH36%20SWF%20image%20microscope.swf,

Ajuste el objective lens focal length y object distance eyepiece según los datos que encontrará en la siguiente tabla y registre el índice borroso (Blurry index) en la tabla, luego de una conclusión.

Objective lens focal length [cm]

Object distance eyepiece [cm]

Blurry Index

5000 27450 0 5050 27400 5 5100 27350 8 5150 27300 9 5200 27250 9

Se puede observar que entre mayor sea la longitud focal del objetivo y menor la magnitud de object distance eyepiece, mayor será el índice borroso

Referencias

Microscopio Disponible en

http://bama.ua.edu/~rschad/teaching/LABs/CH36%20Geometric%20optics/CH36%20SWF%20image%20microscope.swf Consultado el 18 de Noviembre de 2016

SISTEMAS OPTICOS

Disponible en http://www.fisic.ch/contenidos/la-luz/sistemas-%C3%B3pticos/ Consultado el 18 de Noviembre de 2016

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS OBJETIVOS Utilizar los conceptos aprendidos en clase sobre ondas electromagnéticas y aplicar las

diferentes fórmulas en prácticas virtuales las cuales también serán útiles para auto

evaluar nuestros conocimientos en dicho tema.

MARCO TEORICO

Son aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse. Incluyen, entre otras, la luz visible y las ondas de radio, televisión y telefonía.

Todas se propagan en el vacío a una velocidad constante, muy alta (300 0000 km/s) pero no infinita. Gracias a ello podemos observar la luz emitida por una estrella lejana hace





http://www.fisic.ch/contenidos/la-luz/sistemas-%C3%B3pticos/

tanto tiempo que quizás esa estrella haya desaparecido ya. O enterarnos de un suceso que ocurre a miles de kilómetros prácticamente en el instante de producirse. Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos eléctricos y magnéticos. Los campos electromagnéticos al "excitar" los electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo en que estamos. Las O.E.M. son también soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento complejo del mundo actual

CARACTERÍSTICAS de LA RADIACIÓN O.E.M.

Los campos producidos por las cargas en movimiento pueden abandonar las fuentes y viajar a través del espacio (en el vacío) creándose y recreándose mutuamente. Lo explica la tercera y cuarta ley de Maxwell.

Las radiaciones electromagnéticas se propagan en el vacío a la velocidad de la luz "c". Y justo el valor de la velocidad de la luz se deduce de las ecuaciones de Maxwell, se halla a partir de dos constantes del medio en que se propaga para las ondas eléctricas y magnéticas.

Los campos eléctricos y magnéticos son perpendiculares entre si ( y

perpendiculares a la dirección de propagación) y están en fase: alcanzan sus valores máximos y mínimos al mismo tiempo y su relación en todo momento está dada por E=c· B

El campo eléctrico procedente de un dipolo está contenido en el plano formado por el eje del dipolo y la dirección de propagación. El enunciado anterior también se cumple si sustituimos el eje del dipolo por la dirección de movimiento de una carga acelerada

Las ondas electromagnéticas son todas semejantes (independientemente de como se formen) y sólo se diferencian e n su longitud de onda y frecuencia. La luz es una onda electromagnética

Las ondas electromagnéticas transmiten energía incluso en el vacío. Lo que vibra a su paso son los campos eléctricos y magnéticos que crean a propagarse. La vibración puede ser captada y esa energía absorberse.

Las intensidad instantánea que posee una onda electromagnética, es decir, la energía que por unidad de tiempo atraviesa la unidad de superficie, colocada perpendicularmente a la dirección de propagación es: I=c· eoE

2. La intensidad media que se propaga es justo la mitad de la expresión anterior.

La intensidad de la onda electromagnética al expandirse en el espacio disminuye con el cuadrado de la distancia y como "I "es proporcional a E2 y por tanto a sen2Q . Por lo tanto existen direcciones preferenciales de propagación

PROCEDIMIENTO: Ejercicio 1 La perturbación se propaga con una velocidad de (diligenciada en la tabla), escribe la

expresión que representa el movimiento de cada uno así como su aceleración transversal.

Amplitud[cm] Velocidad[m/s] Periodo Frecuencia [HZ]

Frecuencia angular: w

1 0 0,2 5 10π

2 20 0,1 10 20π

3 40 0,7 15 30π

4 60 0,05 20 40π

5 80 0,04 25 50π

6 100 0,033 30 60π

7 120 0,0285 35 70π

8 140 0,025 40 80π

Ejercicio 2

Ingresamos a la página


Donde encontramos una simulación de las ondas electromagnéticas, donde se puede

manipular la frecuencia y la longitud de onda.

Dividiendo la frecuencia en 5 partes iguales donde la primera parte equivale a 10^4 Hz y

la última parte equivale a 10^20 Hz como se muestra en la imagen.


Complete la siguiente tabla con las frecuencias dadas:

Frecuencia(Hz)

W(rad/seg)

Periodo(Seg)

Longitud de onda(m)

K(m/seg) Tipo de onda

10000

100000000

1E+12

1E+16

1E+20

Solución

Frecuencia(Hz)

W(rad/seg) Periodo(Seg)

Longitud de onda(m)

K(m/seg) Tipo de onda

10000 6283,185

0,0001 30000 2,09x10^-4 Ondas de

radio

100000000 62831853,0

7 0,00000001 3 2,094 Microonda

s

10^12 6,28¨x0^-13 10^-12 0,0003 20943,95 Infrarrojo

10^16 6,28¨x0^-17 10^-16 3^-9 2,09x10^9 Ultravioleta

10^20 6,28¨x0^-21

10^-20 3^-13 2,09x10^1

3 Rayos gama

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

ONDAS ELECTROMAGNETICAS

Disponible en

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/Ondasbachiller

ato/ondasEM/ondasEleMag_indice.html Consultado el 18 de Noviembre de 2016.

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/Ondasbachillerato/ondasEM/ondasEleMag_indice.html

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/Ondasbachillerato/ondasEM/ondasEleMag_indice.html

Anomalías virtuales

Laura Alejandra Tinjaca

Carolina Astrid Castro

Leidy Katherine Castro López

Andres Felipe Marín

Taller Anomalías visuales

Objetivo

- Conocer y diferenciar cada uno de los defectos visuales del ser humano.

Conceptos a tener en cuenta

Imagen tomada de Todo ópticas, partes del ojo.

Hipermetropía: defecto de refracción donde la imagen se crea por detrás de la retina.

Suele producirse porque el ojo no tiene potencia suficiente para enfocar la imagen y por

tanto se ve borrosa. Puede provocar visión borrosa en visión próxima y visión lejana,

según las dióptricas del paciente.

Miopía: defecto refractivo donde la imagen se crea por delante de la retina. Suele

producirse porque el ojo tiene más potencia de la necesaria. Causa visión borrosa de todo

lo que está lejos. No tiene por qué afectar a la visión cercana.

Astigmatismo: defecto refractivo provocado porque la córnea no es esférica sino que

tiene diferente curvatura en sus meridianos. Provoca distorsión de la imagen tanto en

visión lejana como próxima.

Ejercicios propuestos

1. Una persona hipermétrope tiene su punto próximo a 1,60 m de distancia, ¿cuál es

la potencia de las gafas que debe utilizar para poder leer a 50 cm de distancia?

Las gafas deben formar la imagen del libro en el punto próximo del ojo.

La distancia objeto es - 0,5 m y la imagen - 1,6 m.

Aplicando la ecuación de las lentes:

sustituyendo,

2. El punto próximo de un ojo miope se encuentra a 15 cm y el punto remoto está a 65 cm. ¿Qué lente necesita para ver el infinito sin acomodación?

Para ver sin acomodación hay que llevar el infinito al punto remoto, por lo tanto, en la ecuación de las lentes hay que sustituir di = - 0,6 y do= - ∞ y queda:

La lente que se deberá utilizar es una lente divergente signo – de f de potencia

3. Un niño está viendo televisión sentado en el sofá de su casa, nota que ve borroso

y debe pararse y sentarse mucho más cerca a la pantalla, según el planteamiento

puede usted saber que defecto visual posee el niño:

a. Miopía

b. Astigmatismo

c. Hipermetropía

d. Ninguna de las anteriores

Según el planteamiento se puede decir que el niño es hipermétrope.

Cibergrafía

http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3239/html/31_defectos

_de_la_visin_y_su_correccin_ii.html

http://www.multiopticas.com/salud-visual/2-anomalias-d

http://www.multiopticas.com/salud-visual/2-anomalias-d

LABORATORIO ANOMALIAS DE LA REFRACCION

Autores:

Camila Henao,

Cindy Sabogal,

Julián Barreneche

Objetivo

Entender la miopía, hipermetropía y astigmatismo y la acción de un lente corrector sobre estas mismas.

Marco teórico

DEFECTOS DE LA VISION:

Los rayos de luz penetran en el ojo después de pasar por la córnea, a través de la pupila. El cristalino, que es una lente deformable, modificando su espesor y su forma, varía su distancia focal para formar las imágenes en la retina. Esta variación, la acomodación, es un proceso involuntario que realizan los músculos ciliares y está limitado por la elasticidad del cristalino.

El punto próximo es el más cercano al ojo que puede verse con nitidez.

El punto remoto es el más alejado que se puede observar con nitidez y para un ojo normal está en el infinito. El ojo no experimenta acomodación cuando mira al punto remoto.

MIOPIA

El ojo miope tiene un sistema óptico con un exceso de convergencia.

El foco está delante de la retina cuando el ojo está relajado, sin efectuar acomodación, y al

alcanzar la máxima acomodación está más cerca del cristalino que en el ojo normal.

La persona miope no ve bien de lejos. Al estar el punto focal del ojo más cerca de la córnea que en

un ojo normal, los objetos situados en el infinito forman la imagen delante de la retina y se ven

borrosos. Empiezan a verse bien cuando están cerca (en el punto remoto).

Del punto remoto al punto próximo realiza acomodación como el ojo normal.

HIPERMETROPIA

Es un defecto de convergencia del sistema óptico del ojo. El foco imagen del ojo está detrás de la

retina cuando el ojo está en actitud de descanso sin empezar la acomodación.

El foco está fuera del globo ocular.

El ojo miope cuando está en reposo (sin iniciar la acomodación), tiene la lente del cristalino muy

poco convergente.

Para ver los objetos situados en el infinito tiene que realizar acomodación. Ve bien a lo lejos pero

para hacerlo ya gasta recorrido de acomodación.

ASTIGMATSMO

Si el ojo tiene una córnea deformada (como si la córnea fuese esférica con una superficie cilíndrica

superpuesta) los objetos puntuales dan como imágenes líneas cortas. Este defecto se llama

astigmatismo y para corregirlo es necesaria una lente cilíndrica compensadora.

INTRODUCCION

Ingresar al siguiente link:


Ir a donde está la animación del ojo.

Las siguientes imágenes serán necesarias para entender los cambios después de poner los respectivos lentes en cada uno de los defectos de la visión.

¿Cómo se ve un ojo con miopía,

hipermetropía y astigmatismo?

Miopía




Hipermetropía

Astigmatismo

EJERCICIO CUALITATIVO

Ingresar a la página web:


En la animación podrás ver cuál es la lente que mejor corrige la miopía y la hipermetropía.

Pulsando en "normal sighted" puedes comprobar cómo se ve con un ojo normal.

Pulsando "long sighted" puedes comprobar cómo se ve con un ojo hipermétrope y pulsando

"short sighted" puedes comprobar cómo se ve con un ojo miope.




Para corregir la visión pulsa "add lens" y se colocará una lente delante del ojo. Mueve el cursor

(lens prescription) y comprueba si la lente que corrige la visión es convergente o divergente en

cada caso. Para quitar la lente pulsa "remove lens".

Poner que pasa al poner el lente correspondiente en cada defecto de la visión, y cual lente

se usó para cada uno.

Visión normal

Lente para corregir miopía

Se usó un lente cóncavo o divergente, de modo que el foco imagen de la lente coincida con la

retina del ojo.

Lente para corregir hipermetropía

Se usó un lente convexo o convergente, de modo que la lente crea una imagen derecha virtual y

más grande del objeto, pero más alejada del ojo.

EJERCICIO 1

El punto próximo de un ojo miope se encuentra a 8 cm y el punto remoto está a 58 cm. ¿qué lente

necesita para ver el infinito sin acomodación?

S´= -0.58 S=-

Reemplazando en la ecuación general de lentes:

Al despejar el f en la ecuación, el foco dará -0.58, se puede notar que el punto focal coincide con el

punto remoto (s´). Por lo tanto la lente que se usara será una lente divergente por el signo – en f.

con potencia de:

EJERCICIO 2.

Un ojo miope empieza a presentar visión borrosa más allá de los 0.7 m o 70 cm, ¿Cuantas dioptrías

tiene?

Lo que realmente se va a calcular es la potencia de la lente correctora de esa miopía. Si el punto

remoto está a 0.7 m, por eso su distancia focal es de f=-0.7 m y la potencia es de P=-1.429

dioptrías.

EJERCICIO 3

Una persona con hipermetropía tiene su punto próximo a 1.0 m de distancia, ¿cuál es la potencia

de las gafas que debe utilizar para poder leer a 25 cm de distancia? Y qué tipo de lente se debe

usar?

Las gafas utilizadas deben formar la imagen del libro en el punto próximo del ojo.

Si la distancia del objeto do=-0.25 m, y la de la imagen es di=-1.0 m-

Al aplicar la ecuación de lentes queda:

La potencia deberá ser de 3 dioptría y su lente será convergente o convexo por el signo + en la

potencia.

CONCLUSIONES

En la miopía el punto remoto y punto próximo están más cerca que en el ojo normal

Para corregir la miopía se necesitan lentes divergentes, es decir en los que divergen los

rayos de luz que llegan

El foco de las lentes divergentes para corregir la miopía debe estar en el punto remoto

para que los rayos que salen de ellas se enfoquen en la retina.

El punto próximo en el astigmatismo está más lejos que en el ojo normal, porque gasta

antes el recorrido de acomodación que es capaz de hacer.

El punto remoto en el astigmatismo es virtual y está detrás del ojo

Para la corrección del astigmatismo se usan lentes convergentes o convexos

WEBGRAFIA

https://www.cataractsurgery-la.com/learn-about-cataracts/nearsightedness-farsightedness-

astigmatism-presbyopia.asp

http://enebro.pntic.mec.es/fmag0006/Prism303_bis.html

http://cb11fisica208.blogspot.com.co/2010/06/defectos-de-la-vision.html

http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3239/html/3_defectos_de_

la_visin_y_su_correccin.html.

https://www.google.com/url?q=https%3A%2F%2Fwww.cataractsurgery-la.com%2Flearn-about-cataracts%2Fnearsightedness-farsightedness-astigmatism-presbyopia.asp&sa=D&sntz=1&usg=AFQjCNEfKsrknxbsKcjeNjL4RcJrJQy86g

https://www.google.com/url?q=https%3A%2F%2Fwww.cataractsurgery-la.com%2Flearn-about-cataracts%2Fnearsightedness-farsightedness-astigmatism-presbyopia.asp&sa=D&sntz=1&usg=AFQjCNEfKsrknxbsKcjeNjL4RcJrJQy86g

http://www.google.com/url?q=http%3A%2F%2Fenebro.pntic.mec.es%2Ffmag0006%2FPrism303_bis.html&sa=D&sntz=1&usg=AFQjCNEPGb30XBxGp3R3DoTx48TtQWxvEw

http://cb11fisica208.blogspot.com.co/2010/06/defectos-de-la-vision.html



Laboratorio Microscopio, telescopio de Galileo

Autores

Jhon Serrano

Harold Reyes,

Camilo Ovalle

OBJETIVO

Analizar las características y propiedades de los defectos de la visión, porque sucede esto

y cuál es su corrección.

INTRODUCCIÓN

Ingrese al simulador

http://bama.ua.edu/~rschad/teaching/LABs/CH36%20Geometric%20optics/CH36%20SWF%20ima

ge%20microscope.swf

Este le permitirá analizar las características del aumento en un microscopio y su nitidez.

MARCO TEÓRICO

Microscopio: Instrumento óptico para ampliar la imagen de objetos o seres, o de

detalles de estos, tan pequeños que no se pueden ver a simple vista; consta de un

sistema de lentes de gran aumento.

Aumento: Un aumento positivo indica que la imagen no está invertida, mientras

que un aumento negativo indica que está invertida.

Dónde: M= Aumento, q = Distancia de la imagen, p= Distancia del objeto.

Miopía: Anomalía o defecto del ojo que produce una visión borrosa o poco clara

de los objetos lejanos; se debe a una curvatura excesiva del cristalino que hace

que las imágenes de los objetos se formen un poco antes de llegar a la retina.

Hipermetropía: Anomalía o defecto del ojo que consiste en la imposibilidad de ver

con claridad los objetos próximos y se debe a un defecto de convergencia del

cristalino, que hace que los rayos luminosos converjan más allá de la retina.

Astigmatismo: Anomalía o defecto del ojo que consiste en una curvatura irregular

de la córnea, lo que provoca que se vean algo deformadas las imágenes y poco

claro el contorno de las cosas.



DESARROLLO

A continuación, se plantearán los ejercicios para analizar y desarrollar el laboratorio:

Microscopio

Ejercicio 1: Dejando fija la distancia del objeto desde el ocular (object distance from eyepiece) la cual es la barra de la parte derecha, se va a variar la distancia focal del objetivo (objective lens focal length) y llenar la siguiente tabla. Analizar.

Distancia focal del objetivo

(cm)

Distancia del objeto desde el

ocular (cm)

Altura del objeto(cm)

Altura de la

imagen 1(cm)

Altura de la

imagen 2(cm)

Aumento Índice borroso

5.000 27.450 1

5.050 27.450 1

5.100 27.450 1

5.150 27.450 1

5.200 27.450 1

Ejercicio 2: Repita el ejercicio anterior, pero ahora dejando fija la distancia focal

del objetivo (objective lens focal length) y variando la distancia del objeto desde el

ocular (object distance from eyepiece). Analice.

Distancia focal del objetivo

(cm)


ocular (cm)


Altura de la

imagen 1(cm)

Altura de la

imagen 2(cm)


5.000 27.450 1 16.67

5.000 27.400 1 16.67

5.000 27.350 1 16.67

5.000 27.300 1 16.67

5.000 27.250 1 16.67

PROCEDIMIENTOEJERCICIO 1

Distancia focal del

objetivo (cm)

Distancia del objeto desde el ocular (cm)


Altura de la imagen

1(cm)

Altura de la imagen

2(cm)


5.000 27.450 1 2.04 10.83 16.67 0

5.050 27.450 1 2.10 7.75 16.50 4

5.100 27.450 1 2.17 6.08 16.34 6

5.150 27.450 1 2.24 5.03 16.18 8

5.200 27.450 1 2.31 4.31 16.03 9

Grafica N°1 Distancia focal del objetivo vs altura de la imagen 1

Se puede apreciar que al aumentar la distancia focal del objetivo, la altura de la imagen aumenta.

Representando una relacion directamente proporcional. Esto debido a que se esta variando la

distancia focal del objetivo y dejando fijo la distancia del objeto desde el ocular.

PROCEDIMIENTO EJERCICIO 2

Distancia focal del

objetivo (cm)


ocular (cm)

Altura del

objeto (cm)

Altura de la imagen

1(cm)

Altura de la imagen

2(cm)


5.000 27.450 1 2.04 10.83 16.67 0

5.000 27.400 1 2.08 9.23 16.67 2

5.000 27.350 1 2.13 8.05 16.67 4

5.000 27.300 1 2.17 7.14 16.67 5

5.000 27.250 1 2.22 6.42 16.67 6

Grafica N°2 Altura de la imagen 1 vs altura de la imagen 2

En esta grafica, se puede apreciar que la altura de la imagen 1 aumenta, mientras la altura de la

imagen 2 disminuye proporcionalmente. Esto debido a que la distancia focal del objetivo, se esta

dejando fijo y solo se esta variando la distancia del objeto desde el ocular. El aumento se mantiene

constante.

Telescopio de galileo:

Introducción: Ingrese al simulador

http://www.walter-fendt.de/ph6es/refractor_es.htm en este podrá resolver los ejercicios

planteados.

Marco teórico:

Telescopio de galileo: Se define como que tiene una lente convexa y una lente cóncava.

La lente cóncava sirve como la lente ocular, o el ocular, mientras que la lente convexa

sirve como el objetivo.

Ejercicio #3: En el simulador, dejamos el lente del ocular constante (0.05m) y se variara

el Angulo del objeto, la distancia focal del objeto y el aumento. Explique y grafique.

Distancia Focal Objeto [m]

Distancia Focal Ocular

[m]

Angulo del objeto[θ]

Angulo del ocular[θ]

Aumento

0,05 0,05 15°

0,05 0,10 15°

0,05 0,15 15°

0,05 0,20 15°

0,05 0,25 15°

0,05 0,30 15°

0,05 0,35 15°

0,05 0,40 15°

0,05 0,45 15°

0,05 0,50 15°

PROCEDIMIENTO EJERCICIO 3

Distancia Focal Objeto [m]

Distancia Focal Ocular

[m]

Angulo del objeto[θ|]

Angulo del ocular[θ|]

Aumento

0,05 0,05 15 15 -1,0

0,05 0,10 15 7,6 -0,51

0,05 0,15 15 5,1 -0,34

0,05 0,20 15 3,8 -0,26

0,05 0,25 15 3,1 -0,20

0,05 0,30 15 2,6 -0,17

0,05 0,35 15 2,2 -0,15

0,05 0,40 15 1,9 -0,13

0,05 0,45 15 1,7 -0,11

0,05 0,50 15 1,5 -0,10


Grafica No. 3, Distancia Focal Ocular[m] vs Angulo Ocular [θ°].

Podemos observar que al aumentar la distancia focal ocular se ve afecto el ángulo ocular,

teniendo en cuenta que se deja constante la distancia focal del objeto y es inversamente

proporcional.

Grafica No. 4, Distancia Focal Ocular[m] vs Aumento.

y = -0,0297x + 0,407

-0,1

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Dis

tan

cia

Foca

l Ocu

lar[

m]

Angulo Ocular [θ°]

Distancia Focal Ocular[m] vs Angulo Ocular [θ°]

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

-1,2 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0

Dis

tan

cia

Foca

l Ocu

lar

[m]

Aumento

Distancia Focal Ocular [m] vs Aumento

Al analizar la gráfica, se ve que al ir aumentando la Distancia Focal ocular se ve afectado

el Aumento, de forma que va disminuyendo el aumento y provoca que se vea más alejado

o más pequeño.

Conclusiones

En el primer ejercicio se pudo apreciar que, al aumentar la distancia focal del

objetivo la altura de la imagen 1 aumenta, mientras la altura de la imagen 2

disminuye al igual que el aumento, representando una relación directamente

proporcional.

En el segundo ejercicio al disminuir la distancia del objeto desde el ocular, la altura

de la imagen 1 aumenta, mientras la altura de la imagen 2 disminuye, pero en este

caso el aumento se mantiene constante y no presenta en ningún momento algún

cambio.

Al dejar fija la distancia del objeto desde el ocular, y estar aumentando la distancia

focal del objetivo el índice borroso también aumenta junto a este. En el primer

ejercicio aumenta más que en el segundo.

Bibliografía


%20image%20microscope.swf

http://e-

ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3239/html/3_defectos_de_la_

visin_y_su_correccin.html






Instrumentos ópticos

Autores

Laura Alejandra Tinjaca Mejía

Carolina Astrid Castro López


Andrés Felipe Marín Niño

Objetivo:

Conocer las características de los elementos ópticos como: El telescopio, microscopio compuesto,

telescopio de Galileo.

Marco Teórico:

El telescopio: un telescopio es un dispositivo que posibilita la visualización de algo que se halla a

gran distancia, de una manera más detallada que si se lo observara directamente con los ojos.

Ofrece, por lo tanto, una imagen agrandada del objeto en cuestión.

El microscopio: El Microscopio es una herramienta óptica muy relevante ya que desde su creación

fue posible poder apreciar elementos y organismos ciertamente diminutos que antes de su

aparición no podían visualizarse conforme.

Telescopio de Galileo: Un telescopio de Galileo se define como que tiene una lente convexa y una

lente cóncava. La lente cóncava sirve como la lente ocular, o el ocular, mientras que la lente

convexa sirve como el objetivo. Las lentes están situados a cada lado de un tubo de tal manera

que el punto focal de la lente ocular es el mismo que el punto focal de la lente del objetivo.

Practica:

Un telescopio es construido con dos lentes: un objetivo de distancia focal 90 cm y un ocular de 15

cm, el telescopio es usado en ajuste normal (la imagen está ubicada en el infinito).

a) Calcular la amplificación.

b) ¿Cuál es la distancia entre las lentes?

c) Sobre el diagrama construya los rayos para localizar la imagen final. En el diagrama

marque con la letra o el lugar donde la persona ubica su ojo.

Solución:

a) Tenga en cuenta que:

b) Tenga en cuenta que:

Diagrama, Ubicación del ojo.

1. Un microscopio es construido con un lente objetivo de distancia focal 3 cm y un ocular de

7 cm. Un objeto es colocado a 5 cm del objetivo.

a) Calcular la distancia del objeto a la primera imagen.

b) Calcular la distancia entre los dos lentes.

Solución:

a) Tenga en cuenta que:

b) Distancia:

CONCLUSIONES

La imagen es observada por la segunda lente, llamada ocular, que actúa sencillamente

como una lupa.

El ocular está situado de modo que no forma una segunda imagen real, sino que hace

diverger los rayos luminosos, que al entrar en el ojo del observador parecen proceder de

una gran imagen invertida situada más allá del objetivo.

Como los rayos luminosos no pasan realmente por ese lugar, se dice que la imagen es

virtual.

CIBERGRAFÍA

http://www.definicionabc.com/ciencia/microscopio.php

Lentes ópticos

Autores

Camila Henao

Cindy Sabogal

Julián Barreneche

Objetivo

Analizar cualitativa y cuantitativamente los sistemas ópticos simples

Introducción:

Ingresar al siguiente link http://bama.ua.edu/~rschad/teaching/LABs/CH36%20Geometric%20optics/CH36%20SWF%20image%20microscope.swf y realizar la práctica y realizar su respectiva actividad

Marco teórico

Telescopio

El funcionamiento de este telescopio, se basa en la refracción de la luz emitida por el

objeto. El haz luminoso, al atravesar la lente altera su trayectoria y provoca una imagen

aumentada del objeto observado.

Este telescopio consta básicamente de un objetivo formado por una lente convergente

acromatizada de gran distancia focal y un ocular formado por una lente convergente de

pequeña distancia focal.

Es de hacer notar que la imagen formada, está invertida debido a que el ocular tiene

una lente convergente. Desde el punto de vista astronómico la inversión de la imagen no

es ninguna limitación.

Microscopio compuesto

El microscopio compuesto es el microscopio más utilizado en la ciencia, el trabajo y el

hobby. Consiste en dos partes ópticas: lentes oculares (el que está próximo a tus ojos) y

los lentes objetivos (el que está posicionado cerca de la prueba observada).

El telescopio de Galileo

El telescopio de galileo fue construido en 1609 y era un telescopio de refracción, con lente

convexa delante y una lente ocular cóncava. Gracias al telescopio —desde que Galileo en

1609 lo usó para ver a la Luna, el planeta Júpiter y las estrellas— pudo el ser humano



empezar a conocer la verdadera naturaleza de los objetos astronómicos que nos rodean y

nuestra ubicación en el Universo.

La cámara oscura de la Torre Tavira

Cádiz es mundialmente famosa por sus torres miradores, testigos del comercio y

prosperidad de que disfrutó la ciudad en el s.XVIII. En concreto, la Torre Tavira fue

designada torre vigía oficial del puerto de Cádiz, por ser la cota más alta de la ciudad, ya

que está a 45 metros sobre el nivel del mar y en el centro del casco antiguo.

LENTES ÓPTICOS

EJERCICIOS

1)Vamos hallar la altura Aumento lateral de una lente que es el cociente entre la

altura de la imagen y la altura del objeto modificando la distancia del objeto desde

el ocular. y graficar altura de imagen vs altura del objeto

Ao Ai

1 2,04

2 2,08

3 2,12

4 2,16

5 2,20

6 2,24

Grafique Ao vs Ai

Ao

2

2,05

2,1

2,15

2,2

2,25

0 1 2 3 4 5 6 7

Ai

2) A partir de la siguiente tabla vamos hallar la potencia y Completa la tabla hallando la

potencia y grafica foco vs Potencia:

Foco(m) Potencia

5 0,2

5,02 0,1992

5,04 0,1984

5,06 0,1976

5,08 0,1969

5,10 0,1961

5,12 0,1953

5,14 0,1946

0.2

0.1992

0.1984

0.1953

0.1946

Potencia

Foco(m)

Conclusiones:

Lentes convergentes y espejos cóncavos: se concluyó que Hacen converger en el foco los

rayos paralelos al eje. Dan imágenes reales e invertidas de objetos más lejos del foco;

virtuales y directas en otro caso.

Las lentes son utilizadas para corregir defectos de nuestra visión, fenómenos que son

producidos por defectos fisiológicos de nuestros ojos; como por ejemplo la hipermetropía

y la miopía

Referencia:

http://www.tayabeixo.org/que_obs/refractor.htm

http://www.carlosredondo.com/telescopio-de-galileo

0,194

0,195

0,196

0,197

0,198

0,199

0,2

0,201

4,98 5 5,02 5,04 5,06 5,08 5,1 5,12 5,14 5,16

foco vs potencia

http://www.tayabeixo.org/que_obs/refractor.htm

http://www.carlosredondo.com/telescopio-de-galileo

Cindy Sabogal

Camila Henao

Julian Barreneche

LABORATORIO ONDAS ELECTROMAGNETICAS

OBJETIVO


INTRODUCCION

Ingresar al siguiente link: https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/radio-

waves

Al lado derecho del applet dar click donde dice oscilador, curva con vectores y

campo eléctrico.

MARCO TEORICO

Onda electromagnética (O.E.M.). Es la perturbación simultánea de los campos

eléctricos y magnéticos existentes en una misma región (James C. Maxwell fue

quien descubrió las ondas electromagnéticas).



Las ondas originadas por los campos eléctricos y magnéticos son de carácter

transversal, encontrándose en fase, pero estando las vibraciones accionadas en

planos perpendiculares entre sí. Son aquellas ondas que no necesitan un medio

material para propagarse. Incluyen, entre otras, la luz visible y las ondas de radio,

televisión y telefonía.

El campo E originado por la carga acelerada depende de la distancia a la carga, la aceleración de la carga y del seno del ángulo que forma la dirección de

aceleración de la carga y al dirección al punto en que medimos el campo( sen ).

Un campo electrico variable engendra un campo magnético variable y este a su vez uno electrico, de esta forma las o. e.m. se propagan en el vacio sin soporte material.

La carga eléctrica en movimiento crea a su alrededor un campo electromagnético,

cuyas componentes E y B son perpendiculares. Sus valores en cada punto y en

función del tiempo son:

E= Eo sen ( wt -kx)

B= Bo sen ( wt –kx)

El campo tiene expresión de onda lineal (onda electromagnética) E=Eo sen ( wt -

kx) y vibra contenida en el plano del dipolo y la dirección de propagación. La

fórmula representa el campo como onda lineal viajera. En la que "w" equivale a 2

f, donde "f"es la frecuencia de oscilación la fuente que emite, k=2 / y "x" la

distancia al origen.

E disminuye sólo inversamente proporcional a la distancia del punto en que se

mide a la carga que lo crea, cuando las cargas son grandes.

Experimento de Hertz para generar y detectar ondas electromagnéticas.

Mediante una bobina de inducción conectadas a dos placas de cobre A y A' logró

producir una chispa eléctrica entre dos esferas metálicas de latón separadas por

un pequeño espacio de aire. Cuando el potencial eléctrico alcanzaba un máximo

tanto en una dirección u otra saltaba la chispa eléctrica entre las esferas. Era un

circuito oscilante que producía descargas a la frecuencia de resonancia. Según la

Teoría de Maxwell cada oscilación produciría una onda electromagnética que se

propagaría a la velocidad de la luz.

EJERCICIO 1

En este applet muestra una onda electromagnética sinusoidal, donde usted puede variar la

frecuencia y la amplitud, esta viaja en el espacio libre en la dirección x. Divida la frecuencia en 4

partes iguales y suponga que cada parte vale 1 MHz, deje en el indicador de la amplitud en el

centro. Complete la Tabla. Repita este procedimiento para las otras cuatro partes de la frecuencia

ósea ¼, 2/4, ¾ MHz.

Frecuencia (Hz)

longitud de

onda (m)

periodo (s) vector de onda frecuencia angular Bmax ecuaciones

1/4

E= (650v/m)cos(

B= (2,17 (

2/4

E= (650 v/m)cos(

B= (2,17 (

3/4 400m 0,0157

E= (650v/c)cos(

B= (2, 17 (

4/4

E= (650v/c)cos(

B= (2, 17 (

Procedimiento

Se fija la amplitud en 5m=A

Frecuencia =f=

( )

Bmax=

Ecuaciones

E= (650v/m)cos(

B= (2,17 (

Para frecuencia de =

0,5

( )

Bmax=

E= (650v/m)cos(

B= (2,17 (

Frecuencia ¾=

--->longitud de onda

( )

Emax=650v/c

Bmax=

Ecuaciones

E= (650v/c)cos(

B= (2, 17 (

Frecuencia

--->longitud de onda

K=

( )

Emax=650v/c

Bmax=

Ecuaciones

E= (650v/c)cos(

B= (2, 17 (

EJERCICIO 2

Construya un ejercicio con este applet http://www.educaplus.org/game/onda-electromagnetica

Si la amplitud es 3m f=5hz

( )

Campo magnetico =

-10 )

Emax=BmaxC

Emax=200J (

= n/c

Con Eo=

-20 )

35.5


Ecuaciones de movimiento

X-8 )

(

)

Si B=

= sen (

Si B=0

Realizar grafica de campo magnético vs distancia.

Analizar cómo se comporta el campo magnético y eléctrico con la variación de la frecuencia y la

longitud de onda.

cuando la frecuencia es mayor que la longitud de onda

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

0 1 2 3 4 5

Cam

po

Mag

ne

tico

(T)

Distancia(m)

Distancia vs Campo Magnetico

x 3,42 3,53 3,63 3,74 3,85 4,06 4,27

b 0 1,67 0 -

1,67 0 1,67 0

C

cuando la frecuencia es igual a la longitud de onda

Cuando la frecuencia es menor que la longitud de onda

CONCLUSIONES

Concluimos que las ondas electromagnéticas pueden ser percibidas de acuerdo a su

frecuencia

A manera de síntesis se pudo comprender la aplicación y cómo actúan en el medio

externo las ondas electromagnéticas como estas se reflejan en aparatos de uso domestico

y en general en la sociedad como la televisión, los celulares, las ondas de radio y muchos

más que pueden hacer parte de nuestra vida cotidiana.

REFERENCIAS

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/Ondasbachillerato/o

ndasEM/origen_oem.htm

http://www.investigacionyciencia.es/blogs/fisica-y-quimica/10/posts/descubrimiento-de-las-

ondas-de-radio-la-confirmacin-de-la-teora-electromagntica-10186

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/Ondasbachillerato/ondasEM/origen_oem.htm

http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/Ondasbachillerato/ondasEM/origen_oem.htm

http://www.investigacionyciencia.es/blogs/fisica-y-quimica/10/posts/descubrimiento-de-las-ondas-de-radio-la-confirmacin-de-la-teora-electromagntica-10186

http://www.investigacionyciencia.es/blogs/fisica-y-quimica/10/posts/descubrimiento-de-las-ondas-de-radio-la-confirmacin-de-la-teora-electromagntica-10186


Autores

Laura Alejandra Tinjaca Mejía

Carolina Astrid Castro López


Andrés Felipe Marín Niño

Objetivos:

Estudiar los principios generales de las ondas electromagnéticas.

Marco teórico:

Es la perturbación simultánea de los campos eléctricos y magnéticos existentes en

una misma región.

Las ondas originadas por los campos eléctricos y magnéticos son de carácter

transversal, encontrándose en fase, pero estando las vibraciones accionadas en

planos perpendiculares entre sí. Son aquellas ondas que no necesitan un medio

material para propagarse. Incluyen, entre otras, la luz visible y las ondas de radio,

televisión y telefonía.

Ecuaciones de Maxwell

Ley de Gauss para la electricidad

Ley de Gauss para el magnetismo

Ley de Faraday para la inducción

Lay de Ampere

Radiador de Ondas electromagnéticas (Hertz)

Hertz construyó un radiador de ondas electromagnéticas. Efectivamente, al

conectar el carrete de Ruhmkorff a su dispositivo, Hertz observó que saltaban

chispas entre las esferas chicas de manera intermitente. Así logró construir un

generador de ondas electromagnéticas.

Introducción:

Ingrese a


Y desarrolle el siguiente ejercicio

Ejercicio 1:


En este applet muestra una onda electromagnética sinusoidal, donde usted puede

variar la frecuencia y la amplitud, esta viaja en el espacio libre en la dirección x.

Divida la frecuencia en 4 partes iguales y suponga que cada parte vale 1 MHz,

deje en el indicador de la amplitud en el centro. Complete la Tabla.

Longitud de Onda:

Periodo:

Frecuencia

[Hz]

Longitud de

onda λ[m]

Perio

do T

[s]

Vector de onda

K=2π/λ [rad/m]

Frecuenci

a angular

w=2π/T

[rad/s]

De un valor de

Emax y halle

Bmax

[T]

Ecuaciones de los

campo magnético y

eléctrico

E(x,t)=Eosen(kx-wt) V/m

B(x,t)=Bosen(kx-wt) T

1/4 Respuesta en el

procedimiento

2/4 Respuesta en el

procedimiento

3/4 Respuesta en el

procedimiento

4/4 Respuesta en el

procedimiento

Vector de Onda:

Frecuencia Angular:

De un valor de Emax y halle Bmax:

Ecuaciones de los campos eléctricos:

(

)

(

)

(

)

(

)

Ecuaciones de los campos Magnéticos:

(

)

(

)

(

)

(

)

CONCLUSIONES

Las ondas electromagnéticas pueden ser percibidas de acuerdo a su

frecuencia.

Una onda de electromagnética atómica no puede reflejarse en ningún sitio,

la longitud de onda es tan pequeña que no hay ningún elemento tan

pequeño, solo átomos o moléculas del mismo tamaño y estos no reflejan

nada, solo si coincide la resonancia de la frecuencia que les llega, emitirán

una onda de las mismas características.

CIBERGRAFÍA

https://www.ecured.cu/Ondas_electromagn%C3%A9ticas

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/maxeq.html

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/112/htm/sec_17.

htm

https://www.ecured.cu/Ondas_electromagn%C3%A9ticas

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/maxeq.html



laboratorios virtuales óptica y ondas electromagnéticas 26_11_2016

Education