Distancia focal de una lente delgada convergente
Coloque el objeto en varios puntos del eje óptico principal; lea las distancias a la imagen d_i (con ruido) y obtenga la distancia focal desconocida f con la ecuación de la lente delgada, promediando las estimaciones de cada ensayo.
Objetivo
Determinar la distancia focal f de una lente delgada convergente fija, usando 1/f = 1/d_o + 1/d_i con varios pares (d_o, d_i) y la media de las estimaciones f_i = 1/(1/d_o + 1/d_i).
Material
- Banco óptico (esquema)
- Lente delgada convergente (f desconocida)
- Objeto sobre el eje
- Pantalla / lectura de posición con un poco de ruido
Experimento
Teoría
Para una lente delgada paraxial en el aire, las distancias al objeto d_o, a la imagen d_i y la distancia focal f están ligadas por 1/f = 1/d_o + 1/d_i (fórmula de Gauss). Con objeto real e imagen real a lados opuestos de la lente, en el convenio de signos adoptado aquí d_o y d_i son positivos; de ahí f = d_o d_i / (d_o + d_i).
Procedimiento
- En el banco óptico hay una lente convergente de f desconocida; usted solo fija la distancia al objeto d_o con el deslizador.
- Elija d_o claramente mayor que la región focal (evite d_o ≈ f, donde la imagen «se va» al infinito). Reparta los puntos en el intervalo disponible.
- Pulse «Registrar medición»: a la tabla llegan (d_o, d_i); d_i se lee con un poco de ruido de la «regla» o del paralaje de la pantalla.
- Repita para no menos de 6 posiciones distintas del objeto.
- En la tabla, para cada fila se calcula f = 1/(1/d_o + 1/d_i). El resultado es la media de la columna f.
- Compare con la distancia focal de referencia y formule la conclusión.
Conclusión
La distancia focal media coincide con el valor de referencia dentro de la tolerancia. Las principales incertidumbres: lectura de d_i, el paralaje, idealización de una lente delgada y evitar la región singular d_o ≈ f.