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Responsables:
Juan Alonso Dehesa
Jorge Barrio Gómez De Agüero
José Rubio Lozano
M.ª José Vila Gómez
Fuente: VI Feria Madrid por la Ciencia
Dirigido a: Bachillerato
Materiales
- Cubetas de vidrio
selladas con silicona
(por ejemplo,
de 25 X 20 x 3 cm)
- Lentes (2 biconvexas
y 2 bicóncavas)
de metacrilato con
radios de curvatura
no superiores a 3 cm
- Focos de luz
(preferiblemente
de varios haces)
- Disulfuro de carbono
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Lentes inmersas en
disulfuro de carbono
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Fundamento científico
Es muy frecuente hablar de lente «convergente», refiriéndonos a la lente biconvexa,
y «divergente», si se trata de la bicóncava. Ahora bien…, ¿podría ser al revés de lo que
pensamos? ¿Podría una lente «convergente» comportarse como «divergente», y viceversa?
En la experiencia que proponemos se puede comprobar que así es. La explicación la
encontramos en la llamada ecuación del fabricante de lentes en función de la distancia
focal ƒ. Dicha ecuación es:
1 |
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( |
1 |
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1 |
) |
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= (nrelativo-1) · |
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- |
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ƒ |
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r1 |
|
r2 |
- ƒ: Distancia focal (distancia de la lente al punto donde convergen los rayos reales o sus
prolongaciones ficticias)
- r1 y r2: Radios de curvatura de las superficies curvas de las lente
- N: índice de refracción. nrelativo = nlente /nmedio
El segundo paréntesis es siempre positivo en las lentes biconvexas y negativo en las bicóncavas.
Por tanto, el signo de la distancia focal (y, en consecuencia, el comportamiento de la
lente) vendrá determinado por el signo del primer paréntesis (nrelativo
-1). Este paréntesis es
positivo si el medio es el aire (naire= 1), por lo que ƒ resulta positiva para la lente biconvexa
(comportamiento convergente) y negativa para la bicóncava (comportamiento divergente).
Sin embargo, si las lentes se encuentran inmersas en un medio cuyo índice de refracción es
mayor que el de las propias lentes (caso del disulfuro de carbono),
entonces el primer paréntesis resulta ser negativo y el comportamiento
de las lentes se invierte. ¡La familiar «lente convergente» es ahora
divergente y la «divergente» es convergente! Sorprendente, ¿no?
Desarrollo
En cada cubeta tenemos una lente biconvexa y otra bicóncava. Con
sendos focos en cada una, mostramos el comportamiento óptico de
cada lente. Se trata de comprobar que el comportamiento es justamente
el contrario al esperado cuando las lentes están sumergidas en
disulfuro de carbono. Respecto de este compuesto conviene tener
en cuenta algunas advertencias; es especialmente hediondo y debe
manejarse con precaución. La cubeta que lo contiene debe estar
muy bien sellada con silicona (no reacciona con el disulfuro).
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