Ones i llum

Física. Óptica. Ondas # Lents convergents i divergents

  • Enviado por: MBkt
  • Idioma: catalán
  • País: España España
  • 6 páginas
publicidad

Ones

Una ona és una pertorbació que es propaga per l'espai. Transporta l'energia però no la matèria. Les podem classificar de dues maneres:

  • Transversals i Longitudinals

    • Transversals: la vibració s'emet perpendicularment a la propagació.

    • Longitudinals: la vibració s'emet en la mateixa direcció que la propagació.

  • Mecàniques i electromagnètiques

    • Mecàniques: necessiten un medi material per propagar-se. Ex.: el so en el buit no se sent, necessita matèria per propagar-se.

    • Electromagnètiques: no necessiten un medi material per propagar-se. També es poden propagar en el buit. Ex.: la llum.

    Front d'ona: El front d'ona són tots els punts que en un mateix moment es troben a la mateixa distància.

    Raig: És la direcció que té l'ona.

    Paràmetres de les ones:

    • Longitud d'ona: : la distància entre dos punts màxims de l'ona.

    • Velocitat: v: velocitat que porta l'ona

    • Període: T: el temps que transcorre entre dos màxims de l'ona.

    • Freqüència: f: T-1

    Llum

    La llum és una ona electromagnètica, o sigui que es pot propagar en el buit. El que nosaltres veiem és el reflex que fa la llum en tots els diferents materials. Els diferents colors són deguts a la freqüència dels raigs que veiem en aquell moment. La llum blanca és la superposició de tots els colors.

    Quan els raigs d'una ona topen amb un obstacle pot ser que facin difracció, depenent de si el forat és més petit o més gran que la longitud d'ona. Si el forat és més gran les ones seguiran la seva direcció normal sense canviar. En canvi si el forat és més petit que la longitud d'ona provocarà difracció i l'ona tornarà a expandir-se cap a totes les direccions des d'aquell punt.

    FENÒMENS DE LA LLUM

    • Reflexió: L'ona topa amb una superfície de canvi de material i aleshores rebota.

    L'angle amb el qual incideix al nou medi és el mateix amb el que reflexa. î = 

    • Refracció: La llum travessa el medi amb el que topa.

    L'angle amb el qual incideix i l'angle amb el que es refracta estan determinats per la llei d'Schsnell: , on les dues n són els índex de refracció dels medis on passa la llum, n1 és el del medi inicial i n2 el del medi on incideix. L'índex es calcula fent , on c és la velocitat de la llum en el buit i v és la velocitat de la llum en el medi.

    Hi ha un cert angle a partir del qual es produeix una reflexió total, o sigui que no pot haver-hi refracció perquè no té prou angle. Aquest angle a partir del qual es produeix la reflexió total es diu angle de Brewster. Es pot obtenir amb la llei de Schsnell buscant per quin angle d'incidència ens dóna un angle de refracció de 90º.

    Miralls

    Els miralls són superfícies que fan sempre el fenomen de reflexió de la llum.

    Hi ha tres tipus de miralls: el pla |<-

    el còncau (<-

    i el convex )<-

    Miralls plans

    El mirall pla ens retorna exactament la mateixa imatge que li arriba sense deformar-la. En un mirall pla el que nosaltres veiem és una imatge virtual, no existeix de veritat sinó que la veiem com si estigués darrera el mirall. La veiem del dret i a la mateixa distància que la que està l'objecte per davant del mirall.

    Miralls esfèrics

    Aquests miralls tenen tres punts notables:

    Centre: (C) és on hi ha el centre de curvatura del mirall (on s'hauria de posar el compàs per fer la circumferència).

    Focus: tots els raigs paral·lels es reflecteixen en el focus (F).

    Origen: (O) On es talla l'eix òptic (passa pel focus i pel centre) amb el mirall.

    La distància entre el focus i l'origen es diu distància focal (f).

    En miralls còncaus i convexos segueixen dues regles pel que fa a la formació de les imatges: 1.-Els raigs que entren paral·lels surten tots pel focus.

    2.-Els raigs que entren pel centre surten també pel centre.

    On es tallin els dos raigs serà on es formarà la imatge, allargant-la des de l'eix.

    Còncau

    Tenen tres posicions on podem posar l'objecte: darrera del centre, entre el centre i el focus i davant del focus. En cada cas la imatge que es forma al mirall és diferent, ja que els raigs es reflecteixen de diferent manera.

    Convex

    Com que la circumferència que forma aquest mirall és al revés que l'altre, només hi ha una posició on es pot posar l'objecte. El centre i el focus queden a l'altra banda del mirall.

    Pràctica: Lents convergents i divergents

    OBJECTIU

    Amb aquesta pràctica volem veure què fa la llum amb les lents convergents i divergents.

    FONAMENT TEÒRIC: LENTS

    Les lents deixen passar la llum a través d'elles però desvien els raigs, fent que la imatge es vegi diferent

    Hi ha dos tipus de lents primes: les convergents i les divergents. Les convergents són les que formen la corba cap a fora i les divergents les que la formen cap a dins.

    En les lents podem establir tres normes que segueixen els raigs.

    1.-El raig que passa pel centre de la lent no es desvia.

    2.-El que va paral·lel surt pel focus.

    3.-El que passa per l'altre focus surt paral·lel.

    Les lents tenen dos focus, ja que són dos arcs de circumferència ajuntats, i cada circumferència té el seu centre.

    MUNTATGE EXPERIMENTAL

    Per a fer aquesta pràctica necessitarem diferents lents, divergents i convergents, un carril i uns suports per a col·locar-les. També ens farà falta una llum amb el seu suport per col·locar al carril. Necessitarem una peça amb una figura (una F) per veure com es veu aquesta peça després de passar la imatge per la lent.

    Posarem la lent més o menys al mig del carril, la llum al començament del carril i la figura la posarem entre la lent i la llum, per tal que la seva imatge es vegi en una pantalla col·locada també al carril i que es pot anar movent. Per cada una de les tres lents que utilitzarem posarem la figura a tres llocs diferents: més lluny que el focus, just al focus i més a prop que el focus. En cada cas mesurarem a quina distància es forma la figura, quina altura té i si es veu del dret o del revés de la seva posició normal.

    DADES

    Hem fet l'experiment amb tres lents: dues convergents de focals 50 i 250 i una divergent de focal -250.

    'Ones i llum'
    a)
    Amb la lent convergent de focal f=250 hem pogut veure que:

    - Quan l'objecte està a més distància que el focus (30cm) la figura es veu al paper si el posem a 9 cm de la lent, la seva mida és mig centímetre i es veu al revés.

    - Si posem l'objecte a una distància menor que la focal (10cm) la imatge es forma a 11cm i fa 2cm, es veu al revés.

    - Quan la posem a una distància igual a la focal (25cm) la imatge es forma a 8cm i fa 0,8cm d'alçada.

    'Ones i llum'
    b) Amb la lent convergent de focal f=50 hem pogut veure que:

    - Quan l'objecte està a més distància que el focus (30cm) la figura es veu a 163 cm de la lent, la seva mida és 10cm i es veu al revés.

    - Si posem l'objecte a una distància menor o igual que la focal no hem pogut arribar a veure la imatge, movent el full no trobàvem on es formava.

    c) Amb la lent divergent no hem pogut veure on es formava cap vegada, segurament es formava entre la lent i l'objecte, per tant no podíem posar el paper allà per tal que es veiés. Si poséssim el paper allà el que passaria és que el paper taparia la llum i per tant no es veuria tampoc.

    Hem fet un dibuix per cada lent per tal de calcular com s'hauria de veure en realitat l'objecte.

    CONCLUSIÓ

    Aquesta pràctica ens ha servit per tal de veure els diferents fenòmens de la llum, sobretot per entendre molt millor perquè quan es mira a través d'una lent es veu tant diferent la imatge de l'objecte real. També he entès perquè depèn d'on estiguis mirant per la lent es veu la imatge del dret o del revés.

    Com a resultats no crec que ha sigut molt profitosa, ja que si comparem els dibuixos fets analíticament amb el que ens ha donat no s'assemblen en res, potser és pel fet que els materials utilitzats no eren del tot precisos (sobretot la llum) i feia que es veiés pitjor. No sé per quin motiu no hem pogut visualitzar l'objecte amb la lent convergent de f=50, ja que s'hauria de veure.