Las Lentes y El Ojo Recopilacin Montoya Extrado

“Las Lentes y El Ojo”. Recopilación , Montoya Extraído del Programa de Estudio Primer Año Medio Unidad II: La Luz

Aprendizajes Esperados Al completar la unidad, alumnos y alumnas: n Son más sensibles a la diversidad de la materia en cuanto a la forma en que se propaga la luz en diferentes medios; n Reconocen el valor de formular un principio y de realizar razonamientos geométricos para comprender fenómenos naturales (principio de Fermat); n Relacionan fenómenos muy diversos como el sonido y la luz a través de conceptos unificadores como el de onda; n Reconocen que el conocimiento científico se ha logrado 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: n Conceptos de propagación rectilínea de la luz n Reconocer la Ley de Snell n La velocidad de la luz y su propagación en el vacío y otros medios n La Ley de Reflexión, Refracción y Principio de Fermat n 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 n n 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: n n n 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 siempre 3 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 n La Óptica en la Edad Media: n n n 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 n La Óptica en el Renacimiento: n n 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 n La Óptica en el Renacimiento: n 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 n La Óptica en el Renacimiento: n n n 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 9

DESARROLLO DEL TEMA Lentes Convergentes y Divergentes Introducción Histórica y Motivacional n La Óptica en la Época Moderna y Contemporánea: n n n n n 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 11

DESARROLLO DEL TEMA Lentes Convergentes y Divergentes Introducción (Convergencia) n Comprender el concepto de convergencia y divergencia, como en la figura siguiente: Láser Lente esteban_oteiza@yahoo. com www. ispm. cl Biconvexa 12

DESARROLLO DEL TEMA Lentes Convergentes y Divergentes Introducción (Divergencia) Láser Lente esteban_oteiza@yahoo. com www. ispm. cl Bicóncava 13

DESARROLLO DEL TEMA Lentes Convergentes y Divergentes Clases de lentes n CONVERGENTES: Son más gruesas por el centro que por los extremos. Los rayos refractados convergen en un punto que se llama foco. n DIVERGENTES: Son más gruesas por los extremos que por el centro. Los rayos refractados no convergen en un punto, sino que se separan. 14

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: n Esquemáticamente se representan así: 16

DESARROLLO DEL TEMA Lentes Convergentes y Divergentes Convención de Signos para Superficies Refractoras n n n n 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 + R es - Si el centro de curvatura se encuentra atrás de la superficie 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. 17

DESARROLLO DEL TEMA Lentes Convergentes y Divergentes Elementos de una lente n n n 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’ 18

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 2 F 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 19

DESARROLLO DEL TEMA Lentes Convergentes y Divergentes Formación de imágenes en una lente convergente (s>R) O M= - s’/s M<0 h I 2 F 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 20

DESARROLLO DEL TEMA Lentes Convergentes y Divergentes Formación de imágenes en una lente convergente (s<f) Se forma una imagen virtual, derecha y h’ mayor (efecto lupa). Objeto situado entre el foco y la lente. h M= - s’/s 2 F F M>0 s F’ f s’ http: //www. educa. aragob. es/iesmonre/dep/biogeo/presenta/refracluz. ppt 21

DESARROLLO DEL TEMA Lentes Convergentes y Divergentes Formación de imágenes en una lente convergente Además de los tres casos vistos hay dos más: n Objeto situado en el doble de la distancia focal. n Objeto situado en el Foco. 22

DESARROLLO DEL TEMA Lentes Convergentes y Divergentes Formación de imágenes en una lente divergente Objeto situado en cualquier punto. h h’ 2 F s’ F F’ s Siempre se forma una imagen virtual, derecha y menor. http: //www. educa. aragob. es/iesmonre/dep/biogeo/presenta/refracluz. ppt 23

DESARROLLO DEL TEMA El Ojo n 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/fisica. Interactiva/Opt. Geometrica/Instrumentos/ollo. htm 24

DESARROLLO DEL TEMA El Ojo 25

DESARROLLO DEL TEMA El Ojo 1° Actividad Punto Verde 1. Disponer de una caja de cartón de unos 20 ó 30 centímetros de arista. 2. 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. 3. 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. 26

DESARROLLO DEL TEMA El Ojo 1° Actividad Describir y explicar lo que se ve en el papel mantequilla. 5. Discutir, y luego comprobar, lo que ocurre al aumentar o reducir el diámetro de la perforación practicada. 6. 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. 7. 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. 4. 27

DESARROLLO DEL TEMA El Ojo Defectos de la visión Miopía. n n n 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/fisica. Interactiva/Opt. Geometrica/Instrumentos/ollo. htm 28

DESARROLLO DEL TEMA El Ojo Defectos de la visión Miopía. 29

DESARROLLO DEL TEMA El Ojo Defectos de la visión Miopía. n n 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/fisica. Interactiva/Opt. Geometrica/Instrumentos/ollo. htm 30

DESARROLLO DEL TEMA El Ojo Defectos de la visión Miopía. 31

DESARROLLO DEL TEMA El Ojo Defectos de la visión Hipermetropía. n n n 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/fisica. Interactiva/Opt. Geometrica/Instrumentos/ollo. htm 32

DESARROLLO DEL TEMA El Ojo Defectos de la visión Hipermetropía. 33

DESARROLLO DEL TEMA El Ojo Defectos de la visión Hipermetropía. n 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/fisica. Interactiva/Opt. Geometrica/Instrumentos/ollo. htm 34

DESARROLLO DEL TEMA El Ojo Defectos de la visión Hipermetropía. 35

DESARROLLO DEL TEMA El Ojo Defectos de la visión Presbicia n n 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/fisica. Interactiva/Opt. Geometrica/Instrumentos/ollo. htm 36

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