Lentes convergentes con bolitas de hidrogel

Las bolitas de hidrogel están hechas de un polímero llamado poliacrilamida, una sustancia capaz de absorber enormes cantidades de agua. Una vez hidratadas, las bolitas se pueden usar para mantener la tierra de las macetas humedecida o en sustitución del agua en jarrones con flores.

Estas bolitas son también tremendamente interesantes porque cuando se hinchan se convierten en esferitas transparentes que tienen un índice de refracción prácticamente igual que el del agua (echa un vistazo a otro experimento que hicimos con ellas). Además, funcionan como lentes convergentes, que es lo que vamos a investigar en este experimento.

Las esferas de hidrogel son pequeñas y muy llamativas, por lo que es posible que los niños pequeños las ingieran o inhalen. Las bolitas podrían hincharse en el interior del cuerpo y provocar obstrucciones respiratorias o intestinales. Por este motivo, la presencia de un adulto es fundamental en la realización del experimento. Estas bolitas no son un juguete, una vez acabado el experimento deben retirarse.

Materiales:

  • Unas cuantas bolitas de hidrogel incoloras. Se pueden encontrar en jardinerías, floristerías o en tiendas multiprecio. Un paquete cuesta menos de un euro.
  • Un recipiente con agua.
  • Un libro o cualquier hoja escrita.
  • Una funda de plástico transparente para folios. Aunque no es absolutamente necesaria, la usaremos para que no se moje el libro o el papel.

Procedimiento:

  • Pon las bolitas en agua y espera unas horas hasta que se hayan hinchado por completo.
bolitas de hidrogel

Ya están listas para el experimento.

  • Coloca una bolita justo encima del texto del libro.Usa la funda de plástico para protegerlo. Las bolitas van a ir soltando poco a poco el agua absorbida. ¿Cómo se ven las letras del texto?
texto agrandado

¡Se comporta como una lupa!

  • ¿Y qué sucede cuando varías la distancia entre el texto y la bolita?
letras grandes e invertidas

Separando un poco la bolita del libro… ¡las letras se ven más grandes pero están al revés!

letras pequeñas y al revés

¡Alejando la bolita las letras siguen estando al revés pero se ven más pequeñas!

¿Qué ocurre?

Una lente es un cuerpo transparente limitado por una o dos superficies curvas que es capaz de desviar los rayos de luz (refractar). Cuando una lente es más gruesa por el centro que por los extremos (como ocurre con las bolitas de hidrogel) recibe el nombre de lente convergente. Se llama así porque los rayos que llegan paralelos al eje óptico, después de atravesar la lente,  convergen en un punto llamado foco imagen (F´).

lente convergente

En nuestro experimento los rayos luminosos que inciden sobre el texto del libro, se reflejan y atraviesan la bolita de hidrogel (la lente convergente). Y, como hemos comprobado, la lente crea una imagen del texto de características diferentes según acercamos o alejamos la bolita del libro:

  1. Muy cerca del libro las letras se ven más grandes. Aquí la lente ha funcionado como una lupa.
  2. Si separamos un poco la bolita del libro, las letras se ven invertidas y aumentadas.
  3. Y si seguimos alejando la bolita, al final conseguiremos ver las letras invertidas y más pequeñas.

Mediante un diagrama de rayos se puede construir la imagen obtenida en cada uno de los casos que hemos investigado. Para ello hay que tener en cuenta que:

  • Los rayos que parten del objeto (las letras del libro) y atraviesan la lente por su centro no se desvían.
  • Los rayos que parten del objeto e inciden paralelos al eje óptico, atraviesan la lente y pasan por el foco imagen (F’).
  • Si esos dos rayos se cortan en un punto, en ese punto se forma la imagen del objeto. En este caso se dice que la imagen obtenida es real.
  • Si los rayos no se cortan pero sus prolongaciones sí lo hacen, la imagen del objeto se forma en la intersección de sus prolongaciones. Se dice que la imagen es virtual.

Aplicando estas reglas, vamos a dibujar los diagramas de rayos que corresponden a cada una de las tres situaciones del experimento.

Caso 1.

diagrama-de-rayos-lente-convergente-1

Imagen derecha y mayor que el objeto.

Caso 2.

diagrama-de-rayos-lente-convergente-2

Imagen invertida y mayor que el objeto.

Caso 3.

diagrama-de-rayos-lente-convergente-3

Imagen invertida y menor que el objeto.

Los padres tienen la responsabilidad de elegir las actividades que según su criterio son seguras para sus hijos. Todas las actividades propuestas en Educaconbigbang deben estar siempre supervisadas por un adulto.



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