Definición de lupa
Una lupa, o lupa simple, es una lente convexa que ayuda al ojo a ver objetos difíciles de percibir directamente, como letras muy pequeñas. Se denomina lupa simple porque su capacidad para ampliar la imagen de un objeto es limitada. En la siguiente lección, aprenderá sobre lupas más complejas, como microscopios , telescopios terrestres y telescopios.
Cómo funciona una lupa
Cuando se observa un objeto de cerca, parece grande, pero cuando se observa de lejos, parece pequeño. Los objetos cercanos parecen grandes porque el tamaño de la imagen que se forma en la retina es grande. Por el contrario, el mismo objeto, cuando se observa de lejos, parece pequeño porque el tamaño de la imagen que se forma en la retina es pequeño. Por lo tanto, el tamaño de un objeto que percibe el ojo depende del tamaño de la imagen que se forma en la retina. El tamaño de la imagen que se forma en la retina depende del ángulo que se forma entre el ojo y el objeto, como se muestra en la imagen a continuación.
Los objetos que están lejos del ojo parecen más pequeños porque tienen un ángulo (θ) menor (Figura 1.1). Por el contrario, los objetos que están cerca del ojo parecen más grandes porque tienen un ángulo (θ) mayor (Figura 1.2). Se puede concluir que el tamaño de un objeto visto por el ojo puede aumentarse o reducirse al aumentar o disminuir el ángulo (θ). El ángulo aumenta al acercar el ojo al objeto, y disminuye al alejarlo.
La discusión anterior se puede aplicar a otros problemas. Si encuentras una letra tan pequeña que es difícil de leer, ¿qué puedes hacer para que sea legible? Según lo anterior, podrías acercar la letra a tus ojos para aumentar el ángulo entre la letra y tu ojo, haciendo que la letra sea más grande y legible. Es importante tener en cuenta que el punto próximo de un ojo normal , o la distancia más cercana a la que un ojo normal puede enfocar, es de 25 cm. Por lo tanto, si la distancia entre la letra y el ojo es menor de 25 cm, la letra aparecerá borrosa. Incluso la letra que se puede leer a una distancia de 25 cm aparece borrosa cuando se acerca a una distancia menor de 25 cm. ¿Qué pasa con la letra que no se puede leer a una distancia menor de 25 cm? Entonces, ¿cómo puedes hacer legible la letra con letras tan pequeñas? Por supuesto, necesitas la ayuda de un instrumento óptico que pueda magnificar la letra.
Instrumentos ópticos como espejo plano, espejo cóncavo Dan espejo convexo no se puede utilizar para leer la escritura porque el espejo no es transparente. Por otro lado, la lente es transparente, por lo que se puede utilizar para leer la escritura. En la lección imagen de lente cóncavaSe explica que una lente cóncava solo puede reducir la imagen de un objeto. En contraste, en el tema imagen de lente convexa Se explica que una lente convexa puede magnificar la imagen de un objeto. Debido a que puede magnificar la imagen, lente convexa Puede diseñarse como una lupa.
Observe las dos imágenes siguientes. En la Figura 1.3, el objeto se observa directamente con el ojo, donde parece pequeño debido a que el ángulo entre el ojo y los dos extremos del objeto es reducido. En la Figura 1.4, el ojo observa el objeto a través de una lupa. La lupa forma una imagen y la amplifica, por lo que lo que el ojo ve es la imagen. La imagen del objeto observada a través de la lupa parece más grande porque el ángulo formado entre el ojo y los dos extremos de la imagen es mayor.
Para que el ojo del observador vea la imagen a través de la lupa, esta debe ser virtual (es decir, debe estar frente a la lupa o del mismo lado que el objeto, como se muestra en la figura 1.4). En el tema de las imágenes en lentes convexas, se ha explicado que para que la imagen sea virtual, la distancia al objeto (s) debe ser menor o igual a la distancia focal (f).
Subtítulo :
s = distancia del objeto
s' = distancia de la imagen
h = altura del objeto
h' = altura de la sombra
F = punto focal de la lupa
θ = el ángulo entre la lente y ambos extremos del objeto. En la Figura 1.3, la lente en cuestión es el ocular, mientras que en la Figura 1.4, la lente en cuestión es una lente convexa utilizada como lupa.
En la Figura 1.3 (vista lateral), el objeto se encuentra a la izquierda, mientras que el ojo del observador está a la derecha. En la Figura 1.4 (vista lateral), el objeto y su imagen, producida por la lente convexa, se encuentran a la izquierda, mientras que el ojo del observador está a la derecha.
Cómo usar una lupa
Cuando la distancia del objeto (s) es igual a la distancia focal (f), la imagen es virtual y la distancia de la imagen (s') es infinita. El infinito es la distancia máxima de la imagen virtual porque punto lejano La distancia de un ojo normal es infinito. Por otro lado, la distancia mínima de la imagen virtual es de 25 cm porque punto cercano El ojo normal mide 25 cm.
Cuando el ojo observa una imagen virtual en el infinito (el punto remoto), se encuentra en su mínima acomodación, o lo que es lo mismo, con los músculos ciliares completamente relajados. Para lograr esto, la distancia entre el objeto y la lupa debe ser igual a la distancia focal de la lupa. Si la distancia focal de la lupa es de 25 cm, entonces la distancia entre el objeto y la lupa también es de 25 cm.
Por otro lado, cuando el ojo ve una imagen virtual a una distancia de 25 cm (punto próximo), el ojo se acomoda al máximo o músculo ciliar del ojo en la condición más tensa. Si la distancia focal de la lupa es de 25 cm, entonces el ojo ve una imagen virtual a una distancia de 25 cm cuando la distancia del objeto es la misma que el resultado del cálculo a continuación.
Fórmula de lentes curvas y espejos:
1/s = 1/f – 1/s'
Descripción: s = distancia del objeto, f = distancia focal, s' = distancia de la imagen = punto cercano = 25 cm
Una lupa es una lente convexa, por lo que la distancia focal es positiva. La imagen es virtual, por lo que s' es negativa.
1/s = 1/f – (-1/s') = 1/f + 1/s'
1/s = 1/25 + 1/25 = 2/25
s = 25/2 = 12,5 cm
Si la distancia focal de la lupa es de 25 cm, el ojo percibe una imagen virtual a una distancia de 25 cm cuando la distancia al objeto es de 12,5 cm. La distancia entre el objeto y la lupa no debe ser inferior a 12,5 cm, ya que la imagen producida por la lupa no puede ser vista con claridad por el ojo.
¿Qué ocurre si la distancia focal de la lupa es de 50 cm? Si la distancia focal de la lupa es de 50 cm, entonces el ojo ve una imagen virtual a una distancia de 25 cm cuando la distancia del objeto es la misma que la del resultado del cálculo que se muestra a continuación.
1/s = 1/f – (-1/s') = 1/f + 1/s'
1/s = 1/50 + 1/25 = 1/50 + 2/50 = 3/50
s = 50/3 = 16,67 cm
Si la distancia focal de la lupa es de 50 cm, el ojo percibe una imagen virtual a una distancia de 25 cm cuando la distancia al objeto es de 16,7 cm. La distancia entre el objeto y la lupa no debe ser inferior a 16,7 cm, ya que la imagen producida por la lupa no puede ser vista con claridad por el ojo.
Aumento del ángulo de la lupa
¿Es mayor el tamaño de la imagen de un objeto vista a través de una lupa cuando la observa un ojo con mínima acomodación o un ojo con máxima acomodación? ¿Qué es mejor usar como lupa, una lente convexa con una distancia focal grande o una lente convexa con una distancia focal pequeña? Estas preguntas se pueden responder después de aprender la fórmula para una lupa.
