Ejercicio B.5 · Física PAU Castilla y León Extraordinaria 2022

Explicación del fundamento de la lupa

Solución: Una lupa es un instrumento óptico formado por una lente convergente de pequeña distancia focal. Para que funcione como lupa, el objeto debe situarse entre el foco objeto ($F$) y el centro óptico de la lente ($0 < |s| < |f|$). En estas condiciones, los rayos que emergen de la lente divergen y sus prolongaciones hacia atrás se cortan, formando una imagen con las siguientes características: - Virtual (formada por la prolongación de los rayos refractados). - Derecha (con la misma orientación que el objeto). - De mayor tamaño que el objeto (aumento lateral mayor que 1, $|y'| > |y|$). Esto permite observar el objeto bajo un ángulo visual mayor que si se mirara a simple vista, logrando un aumento aparente del tamaño del objeto.

Diagrama de rayos correspondiente

Solución: El diagrama de rayos debe mostrar: 1. El eje óptico y la lente delgada convergente (representada con flechas hacia afuera en sus extremos) con su centro óptico $O$ y sus focos $F$ y $F'$ simétricos respecto a la lente. 2. Un objeto (flecha vertical $y$) situado sobre el eje óptico a una distancia del centro óptico menor que la distancia focal ($|s| < |f|$, entre el foco $F$ y la lente). 3. El trazado de al menos dos rayos principales característicos: - Un rayo que parte del extremo del objeto paralelo al eje óptico y, tras refractarse en la lente, pasa por el foco imagen $F'$. - Un rayo que parte del extremo del objeto y pasa por el centro óptico de la lente continuando en línea recta sin desviarse. 4. Las prolongaciones hacia atrás (en línea discontinua) de estos rayos divergentes hasta cortarse en el mismo lado del objeto. 5. La imagen formada (flecha vertical $y'$), que debe ser virtual (representada en trazo discontinuo), derecha y mayor que el objeto.