Download Lentes y El Ojo

“Las Lentes y El
Ojo”
Extraído del
Programa de Estudio
Primer Año Medio
Unidad II: La Luz
Aprendizajes Esperados
Al completar la unidad, alumnos y alumnas:

Son más sensibles a la diversidad de la materia en cuanto a
la forma en que se propaga la luz en diferentes medios;

Reconocen el valor de formular un principio y de realizar
razonamientos geométricos para comprender fenómenos
naturales (principio de Fermat);

Relacionan fenómenos muy diversos como el sonido y la luz a
través de conceptos unificadores como el de onda;

Reconocen que el conocimiento científico se ha logrado paso a
paso a lo largo de la historia (por ejemplo, en astronomía), a
veces luego de dilatadas controversias (por ejemplo, la
naturaleza ondulatoria o corpuscular de la luz).
Física / Ciencias Naturales, Programa de Estudio, Primer Año Medio, Formación General
Educación Media.
2
Conocimientos Previos
Los alumnos y alumnas deben conocer y comprender:

Conceptos de propagación rectilínea de la luz

Reconocer la Ley de Snell

La velocidad de la luz y su propagación en el vacío y otros
medios

La Ley de Reflexión, Refracción y Principio de Fermat

Además de poseer las herramientas básicas de matemática
para poder comprender los conceptos que se pretenden
enseñar.
3
Contenidos
a. Distinción cualitativa entre lentes convergentes y
divergentes.
b. La óptica del ojo humano.
c. Defectos de la visión y su corrección mediante
diversos tipos de lentes.
4
DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Introducción Histórica y Motivacional


La Luz y los fenómenos relacionados con ella han desempeñado un papel
fundamental en la evolución y el desarrollo de la humanidad (Observación
de las estrellas, el Sol, la Luna, un relámpago, una fogata, etc.)
La Optica en civilizaciones antiguas como:





Nínive (antigua capital asiria) se encontraron restos de cristal de roca pulida en
forma de lente convergente.
Creta (Grecia), se hallaron dos lentes del 1200 A.C.
En la comedia de Aristófanes del s. V A.C. se habla de una piedra transparente que
se surte en las boticas y sirve para encender fuego y fundir la cera con la luz del
Sol.
En el S. I y II de nuestra era Herón (basado en los estudios de los espejos de
Arquímedes) escribe en su obra “Catoptrica” las leyes de la reflexión especular “el
rayo, sea o no reflejado, sigue siempre3 el camino más corto entre el objeto y el ojo,
aseveración retomada por Fermat en el s. XVII.
El astrónomo griego C. Ptolomeo (creador del modelo geocéntrico), en su libro
quinto de óptica informa la construcción de un aparato para medir con exactitud
los ángulos de incidencia y de refracción
5
DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Introducción Histórica y Motivacional

La Óptica en la Edad Media:



La época del Imperio romano y la mayor parte del Medioevo no dejaron
prácticamente ningún aporte en la historia de la física de occidente
Las contribuciones más significativas son del árabe Ibn al-Haytham,
conocido como Al-Hazen que en el s. X se propuso examinar las obras de
los griegos y mejorarlas donde sea posible. La mas importante es la
distinción entre la luz como entidad física y el ojo como detector. Analizó
los principios de la cámara oscura, obra que se tradujo al latín en el s.
XIII para la medicina, se heredarona palabras como: retina, córnea,
humor acuoso.
Roger Bacon, cuestionó los cánones aristotélicos, estudio la obra árabe y
se dice que es el inventor de los anteojos (Existía la tecnología del pulido
de cristales).
6
DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Introducción Histórica y Motivacional

La Óptica en el Renacimiento:


Los científicos abandonaron la especulación escolástica y se desarrolló la
experimentación.
Leonardo da Vinci, formula una teoría de la visión que la compara con al cámara
oscura "Una pequeña apertura en el postillo de la ventana proyecta sobre la pared
interior del cuarto, una imagen de los cuerpos que están mas allá de la apertura”.
Primera ilustración que se conoce de una cámara oscura,usada para
observar un eclipse solar en 1544. De un libro del médico holandés Gemma
Frisius.
7
DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Introducción Histórica y Motivacional

La Óptica en el Renacimiento:

Galileo Galilei, publicó en 1610 en su libro “Siderius Nuntius” (Mensajero de las
Estrellas) ”Llegó a mis oídos que un Holandes construyó una lente para espiar” al
cabo de un tiempo logró fabricar un sistema de lentes, “nace el Telescopio” y los
problemas con los escolásticos.
“Es maravilloso contemplar el cuerpo de la Luna “Acuarela de Galileo que
muestra las fases de la Luna, tal como las observó con su telescopio de
1610”.
8
DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Introducción Histórica y Motivacional

La Óptica en el Renacimiento:



Galileo, Kepler, Huigens, Römer, entre otros comenzaron la investigación en la
Astronomía.
Robert Hooke observa pequeños animales y cortes vegetales con el microscopio
Issac Newton, realizó grandes aportes y fabricó un telescopio corrigiendo la
aberración cromática.
El Telescopio reflector de Newton
El Microscopio de Hooke
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DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Introducción Histórica y Motivacional

La Óptica en la Época Moderna y Contemporánea:









Aplicación de las lentes en distintas áreas como:
Medicina
Astronomía
Fotografía
Diseño
Tecnología
Electrónica
Electricidad
Etc.
10
DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
1º Actividad:
Punto Verde: Predecir, y luego confirmar experimentalmente, lo
que ocurre con un haz de luz que incide sobre un trozo de vidrio o
acrílico cuyas caras son curvas.
Física / Ciencias Naturales, Programa de Estudio, Primer Año Medio, Formación General
Educación Media, pág. 68 – 69
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DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Introducción
(Convergencia)

Comprender el concepto de convergencia y divergencia,
como en la figura siguiente:
Láser
Lente
[email protected]
www.ispm.cl
Biconvexa
12
DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Introducción
(Divergencia)
Láser
Lente
[email protected]
www.ispm.cl
Bicóncava
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DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Clases de lentes

CONVERGENTES: Son más gruesas por
el centro que por los extremos. Los
rayos refractados convergen en un
punto que se llama foco.

DIVERGENTES: Son más gruesas por
los extremos que por el centro. Los
rayos refractados no convergen en un
punto, sino que se separan.
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DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Las lentes convergentes pueden
ser de las siguientes formas:
Esquemáticamente se representan así:
15
DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Las lentes divergentes pueden
ser de las siguientes formas:

Esquemáticamente se representan así:
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DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Convención de Signos para Superficies
Refractoras







S es +
S es -
Objeto frente a la lente (Objeto real)
Objeto atrás de la lente (Objeto virtual)
S` es +
S` es -
Imagen atrás de la lente (Imagen real)
Imagen frente a la lente (Imagen virtual)
R es +
Si el centro de curvatura se encuentra atrás de la
superficie
R es Si el centro de curvatura se encuentra frente
a la superficie
Nota: “Las imágenes reales se forman en el lado de la superficie
opuesto al lado de donde procede la luz, en contraposición con los
espejos, donde las imágenes reales se forman en el mismo lado de la
superficie reflectora.
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DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Elementos de una lente



Centro óptico (O): punto que
está en el centro geométrico de
la lente. Los rayos que pasan
por él no se desvían
Foco (F): punto del que parten
todos los rayos que, al ser
refractados, salen paralelos al
eje horizontal.
Foco imagen (F’): punto por el
que pasan todos los rayos
refractados que inciden en la
lente
paralelos
al
eje
horizontal.
F
http://www.educa.aragob.es/iesmonre/dep/biogeo/presenta/refracluz.ppt
F’
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DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Formación de imágenes en
una lente convergente
(f<s<R))
O
M= - s’/s
M<0
h
I
2F
F’
F
f
h’
s
R
Objeto situado entre
el Foco y el doble de la
distancia focal.
s’
Se forma una imagen real, invertida y mayor.
http://www.educa.aragob.es/iesmonre/dep/biogeo/presenta/refracluz.ppt
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DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Formación de imágenes en
una lente convergente (s>R)
O
M= - s’/s
M<0
h
I
2F
F’
F
h’
R
s
Objeto situado más
lejos del doble de la
distancia focal.
s’
Se forma una imagen real,
invertida y menor.
http://www.educa.aragob.es/iesmonre/dep/biogeo/presenta/refracluz.ppt
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DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Formación de imágenes en una
lente convergente (s<f)
Se forma una
imagen
virtual,
h’
derecha y
mayor
(efecto lupa).
Objeto
situado
entre el
foco y la
lente.
h
M= - s’/s
2F
F
M>0
s
F’
f
s’
http://www.educa.aragob.es/iesmonre/dep/biogeo/presenta/refracluz.ppt
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DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Formación de imágenes en una
lente convergente
Además de los tres casos vistos hay dos más:


Objeto situado en el doble de la distancia
focal.
Objeto situado en el Foco.
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DESARROLLO DEL TEMA
Lentes Convergentes y Divergentes
Formación de imágenes en una
lente divergente
Objeto situado en
cualquier punto.
h
h’
2F
s’
F
F’
s
Siempre se forma una imagen virtual, derecha y
menor.
http://www.educa.aragob.es/iesmonre/dep/biogeo/presenta/refracluz.ppt
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DESARROLLO DEL TEMA
El Ojo
El Ojo

El ojo humano es un sistema óptico formado por un
dioptrio esférico y una lente, que reciben,
respectivamente, el nombre de córnea y cristalino,
y que son capaces de formar una imagen de los
objetos sobre la superficie interna del ojo, en una
zona denominada retina, que es sensible a la luz.
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/Instrumentos/ollo/ollo.htm
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DESARROLLO DEL TEMA
El Ojo
El Ojo
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DESARROLLO DEL TEMA
El Ojo
1° Actividad
1.
2.
3.
Punto Verde
Disponer de una caja de cartón de unos 20 ó 30
centímetros de arista.
Reemplazar una de sus caras con papel mantequilla o
diamante y, en el centro de la cara opuesta, realizar
una perforación del diámetro de un aguja.
Colocar la caja en un lugar oscuro y dirigir la
perforación practicada en ella hacia un lugar bien
iluminado como, por ejemplo, el paisaje exterior a
pleno sol.
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DESARROLLO DEL TEMA
El Ojo
1° Actividad
4.
5.
6.
7.
Describir y explicar lo que se ve en el papel
mantequilla.
Discutir, y luego comprobar, lo que ocurre al
aumentar o reducir el diámetro de la perforación
practicada.
Si se dispone de una lente convergente, como una
lupa simple, ajustar la distancia entre el papel y la
cara opuesta a la distancia focal de dicha lente.
Después que se ha observado la imagen que se forma
en el papel mantequilla, anteponer la lente a la
perforación y explicar el efecto que produce.
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DESARROLLO DEL TEMA
El Ojo
Defectos de la visión
Miopía.






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.
En consecuencia:
El punto remoto y el punto próximo están más cerca que en
el ojo normal.
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/Instrumentos/ollo/ollo.htm
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DESARROLLO DEL TEMA
El Ojo
Defectos de la visión
Miopía.
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DESARROLLO DEL TEMA
El Ojo
Defectos de la visión
Miopía.


Para corregir la miopía se necesitan lentes
divergentes: divergen los rayos que llegan.
El foco de las lentes divergentes
empleadas para corregir la miopía
debe estar en el punto remoto para que
los rayos que salen de ellas se
enfoquen en la retina.
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/Instrumentos/ollo/ollo.htm
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DESARROLLO DEL TEMA
El Ojo
Defectos de la visión
Miopía.
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DESARROLLO DEL TEMA
El Ojo
Defectos de la visión
Hipermetropía.



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.
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/Instrumentos/ollo/ollo.htm
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DESARROLLO DEL TEMA
El Ojo
Defectos de la visión
Hipermetropía.
33
DESARROLLO DEL TEMA
El Ojo
Defectos de la visión
Hipermetropía.

La hipermetropía se corrige con lentes
convergentes. En algunos casos se
corrige al crecer la persona y
agrandarse el globo ocular.
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/Instrumentos/ollo/ollo.htm
34
DESARROLLO DEL TEMA
El Ojo
Defectos de la visión
Hipermetropía.
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DESARROLLO DEL TEMA
El Ojo
Defectos de la visión
Presbicia


Vista cansada.
Con el paso de los años se reduce la capacidad de adaptación
del cristalino (pierde flexibilidad) y aumenta la distancia a la
que se encuentra el punto próximo. Este defecto se llama
presbicia y se corrige con lentes convergentes.
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometrica/Instrumentos/ollo/ollo.htm
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DESARROLLO DEL TEMA
El Ojo
Defectos de la visión
Presbicia
37
FIN
38
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE CIENCIA
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
Taller de Experiencia Docente I
“Las Lentes y El Ojo”
Extraído del
Programa de Estudio
Primer Año Medio
Unidad II: La Luz
Grupo 4:
Ivonne Godoy
Vanessa Maulén
Gamel Martínez
Esteban Oteiza