U.N.L. – Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas – Departamento de Física

FISICA ITrabajo Práctico N° 11: Óptica Geométrica: lentes y microscopio

Marzo 2019

Conceptos básicos para el desarrollo del Trabajo Práctico

Lentes delgadas: foco objeto y foco imagen: distancia focal, fórmula del constructor de lentes, distintos tipo de lentes, potencia de una lente, unidades. Ecuación que relaciona la distancia focal con las distancias imagen (i) y objeto (o), marcha de rayos.

Imagen real e imagen virtual. Aumento lateral. Lupa, tipo de imagen y marcha de rayos. Microscopio: condiciones para que un sistema de dos lentes convergentes separadas una

distancia t actúe como microscopio. Marcha de rayos. Características de imagen final. Aumento angular y profundidad de campo. Calibración del microscopio óptico. Mediciones con ocular micrométrico.

Problema relacionado (Objetivo 1):

a) Se coloca un objeto a 18 cm a la izquierda de la lente biconvexa de 15 cm de distancia focal ¿Dónde se ubica la imagen final? Realice la marcha de rayos y describa la imagen obtenida.

b) Si el objeto se colocara a 13 cm a la izquierda de la lente, ¿dónde se ubicaría la imagen final? Realice la marcha de rayos y describa el tipo de imagen que obtendría.

c) ¿En cuál de los casos anteriores la lente se comporta como lupa?

Problema relacionado (Objetivo 2):

Para construir un microscopio compuesto sobre un banco óptico se utilizó como objetivo una lente de 5 cm de distancia focal y como ocular otra lente de 20 cm de distancia focal, separadas 45 cm. Se enfocó un objeto ubicado a 6 cm de la lente objetivo. Calcule:a) La ubicación de la imagen final. b) El aumento angular del instrumento en esas condiciones.c) El aumento angular cuando la imagen final se encuentra en infinito.d) La profundidad de campo.

Problema relacionado (Objetivo 3) El tamaño medio de quistes de Entamoeba hystolitica se determinó utilizando un ocular micrométrico con una escala de 100 divisiones. Para ello se procedió de la siguiente manera:- Se enfocó en 100X una platina que contiene una escala con 100 divisiones de 0.001mm c/u. Se comparó la escala del ocular con la de la platina observándose que 4 unidades del ocular coinciden con 5 unidades de la platina. - Terminada la calibración, se midieron 30 quistes cuyos valores, en divisiones del ocular, fueron: 9, 10, 8, 7, 6, 10, 10, 8, 9, 9, 9, 10, 8, 7, 8, 6, 8, 11, 7, 9, 8, 8, 8, 9, 7, 9, 8, 9, 7, 6.

a) Calcule: La longitud del segmento de la platina que corresponde a cada división del ocular

(calibración). El tamaño medio de los quistes.b) Si se cambia de aumento ¿es válida la calibración anterior?

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Objetivo 1Determinar la distancia focal de una lente convergente. Observar imágenes reales y virtuales utilizando una lente convergente.Distancia focal de una lente convergente. Imágenes reales

Metodología

Coloque la lente aproximadamente en la mitad del banco óptico. Ilumine la lente con un haz de rayos paralelos y ubique el foco (punto en que convergen los rayos refractados a la salida de la lente) con una pantalla. Mida con una regla 3 veces la distancia entre el foco y el vértice de la lente.

Coloque el objeto (diapositiva) cerca de uno de los extremos del banco. Busque la imagen sobre una pantalla (Figura 1).

Analice la imagen obtenida (real o virtual, derecha o invertida, aumentada o disminuida). Mida con la regla de acero las distancias imagen y objeto y calcule la distancia focal

correspondiente (las medidas de o e i no son independientes). Repita 3 veces el procedimiento sin mover el objeto pero desplazando la pantalla para ubicar nuevamente la imagen.

Resultados y conclusiones:

Exprese correctamente el resultado que obtuvo de la distancia focal a partir de la observación del foco.

Exprese correctamente el resultado de la distancia focal calculada a partir de i y o. Compare los valores de la distancia focal obtenidos por ambos métodos. Justifique las características de la imagen obtenida con la marcha de rayos. Comportamiento de una lente convergente como lupa. Imágenes virtuales

Metodología

Coloque el objeto (diapositiva) entre el foco objeto y la lente siguiendo el esquema de la Figura 2 y observe la imagen virtual.

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OBJETO

LENTE

ILUMINADOROBSERVADOR

fifo

Figura 2

PANTALLA ILUMINADOR

LENTE

OBJETO

fifo

Figura 1

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Resultados y conclusiones:Justifique las características de la imagen obtenida con la marcha de rayos.

Objetivo 2

Armar un modelo de microscopio en el banco óptico y medir su profundidad de campo. Metodología Arme un microscopio en el banco utilizando dos lentes convergentes de distinta distancia

focal (f1<f2) y una diapositiva como objeto (Figura 3): o Ubique el objeto respecto del objetivo y encuentre la imagen real 1 con una pantalla.o Coloque la lente 2 de manera que la imagen 1 se ubique entre el foco objeto 2 y la lente2.

o Determine características de la imagen final que observa. Determine experimentalmente la profundidad de campo para el microscopio construido

en el banco óptico.o Observe la imagen virtual. o Desplace el objeto mientras observa nítidamente la imagen virtual. o Determine la menor distancia a la que se puede acercar el objeto (o), y la mayor distancia a la que se puede alejar el objeto (o’) mientras observa nítidamente la imagen.

Resultados y conclusiones: Justifique las características de la imagen final con la marcha de rayos. Calcule la profundidad de campo para el microscopio del banco óptico d = |o- o’|.

Objetivo 3

Conocer las partes que componen un microscopio óptico (MO) y sus características. Aprender a enfocar correctamente un preparado usando distintos aumentos. Calibrar un ocular micrométrico y medir el tamaño de los glóbulos rojos (eritrocitos).

Metodología Reconozca las partes del MO: mecánica y óptica. Enfoque un preparado entre porta y cubre con el objetivo de 10X y recorra varios campos.

Para trabajar con objetivos de bajos aumentos coloque el condensador bajo. Cambie al objetivo de 40X y observe mayores detalles del preparado.

Coloque el objetivo de 100X (inmersión) y observe glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas. Para trabajar con objetivos de grandes aumentos coloque el condensador alto.

Calibración del ocular micrométrico :

1. Calibre el objetivo de 40X con el ocular micrométrico: Reemplace uno de los oculares del microscopio por el ocular micrométrico y enfoque el

retículo colocado en la platina con el objetivo de 40X. Determine cuántas divisiones del ocular corresponden a una cantidad determinada de

divisiones del reticulado. Mida varias veces. Calcule los promedios y determine la longitud en mm que corresponde a cada división

del ocular. 2. Mida cuántas divisiones del ocular corresponden a cada glóbulo rojo (4 o 5 por alumno),

utilizando el objetivo de 100X. Con la calibración del objetivo de 100X calcule el diámetro medio de los glóbulos rojos y el rango de su dispersión.

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Resultados y conclusiones:

- Exprese correctamente el resultado de la calibración del ocular.- Determine el tamaño promedio de los glóbulos rojos observados.

Bibliografía

o “Física” Wilson, Jerry D. y Buffa, Anthony, 5ta edición, Pearson Educación, México 2003 ISBN 970-26-0425-7.

o “Física para universitarios” Giancoli, Douglas C., 3ra edición, Pearson Educación, México 2002 ISBN 968-444-484-2.

o “Física Clásica y Moderna”, Gettys; Keller; Skove, Mc. Graw-Hill/Interamericana de España, 1998 ISBN 84-7615-635-9.

o “Física Universitaria”, Sears F.W., Zemansky M. W., Young H. D.y Freedman R. A., 9na.

edición, Pearson Educación, México 1999. ISBN 968-444-278-5 o “Física*”, Tipler Paul A., 3ra. edición Reverté S.A., Barcelona, 1995 ISBN 84-291-4366-1.o “Física” Vol 1, Halliday, Davis, Resnick, Robert y Krane, Kenneth, 3ra. edición en español.

Compañía Editorial Continental, México, 1998 ISBN 968-26-0663-2. o “Física I” Texto basado en cálculo, Serway, Raymond A y Jewett, John W. Jr. 3ra edición.

Internacional Thomson Editores, México 2004 ISBN 970-686-339-7.o “Temas de Biología”, H.A.Barceló, tomo 2, 7ma. Edición, AP Americana de Publicaciones

S.A. Buenos Aires, 1983, ISBN 950-0247-00-3 .Internet:https://phet.colorado.edu/sims/geometric-optics/geometric-optics_es.html: aplicación java para simular marcha de rayos utilizando una lente convergente de diferentes características y objetos en distinta posición.

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Anexo

Figura A1: Partes de un microscopio óptico.

Figura A2: parámetros que caracterizan un objetivo.

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