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Ecuación de lente delgada

Una lente convergente de 10 cm de focal con un objeto a 30 cm forma una imagen real a 15 cm. Indique la focal y la distancia al objeto en la misma unidad: sabrá dónde queda la imagen y si es real o virtual. Gratis en su navegador.

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Si escribe
Distancia focal
10
Distancia del objeto
30
Obtiene
Distancia de la imagen
15
Tipo de imagen
real

La ecuación de la lente delgada es la identidad de la óptica gaussiana que sitúa una imagen a partir de un solo elemento delgado: uno sobre la distancia focal es igual a uno sobre la distancia de objeto más uno sobre la distancia de imagen. Este resolutor acepta una distancia focal f con signo y una distancia de objeto do con signo, reordena la identidad para la distancia de imagen desconocida y devuelve di igual a f por do dividido entre do menos f, en la misma unidad de longitud que usted suministró. Se rechazan la distancia focal nula y la distancia de objeto nula porque uno sobre f y uno sobre do quedarían indefinidos. La aritmética es pura y determinista, sin red, sin muestreo y sin reloj.

Qué afirma la ecuación de la lente delgada y cómo se despeja la distancia de imagen

La ecuación de la lente delgada es la identidad paraxial compacta uno sobre f igual a uno sobre do más uno sobre di que relaciona tres longitudes con signo medidas desde la lente: la distancia focal f, la distancia de objeto do y la distancia de imagen di.

Bajo la convención de signos gaussiana usada en la mayoría de los cursos introductorios de física, un objeto real en el lado de la luz incidente tiene do positiva, una lente convergente convexa tiene f positiva y una imagen real en el lado de la luz saliente tiene di positiva. Una lente divergente cóncava lleva una distancia focal negativa, y una imagen virtual que aparece en el lado del objeto de la lente lleva una di negativa.

El reordenamiento para la ubicación de imagen desconocida es inmediato: uno sobre di es igual a uno sobre f menos uno sobre do, que al multiplicar da la forma cerrada di igual a f por do dividido entre do menos f. Esa forma cerrada es exacta dentro del modelo paraxial de lente delgada; no es un trazado de rayos, no incluye aberración esférica y no desplaza los planos principales de un elemento grueso.

Comprobación clásica de libro: una lente convergente con f igual a diez y do igual a treinta sitúa una imagen real en di igual a quince.

Dónde resulta útil un resolutor de la ecuación de la lente delgada

El alumnado se encuentra con la ecuación de la lente delgada cuando un conjunto de ejercicios pide la ubicación de la imagen dados f y do, cuando un laboratorio pide predecir di antes de medirla en un banco óptico, o cuando un problema de concurso quiere el resultado gaussiano sin un diagrama completo de rayos. El profesorado puede pregenerar claves de respuesta para longitudes modestas sin confiar en aplicaciones de calculadora opacas que cambian de convención de signos en silencio o devuelven Infinity como carga de éxito.

Quien desarrolla llama al mismo contrato desde scripts para sembrar vectores de prueba deterministas para widgets de óptica, para normalizar f y do introducidos por el usuario antes de una demostración de aula, o para satisfacer enunciados de desafíos de programación que exigen la distancia de imagen en lugar de un boceto improvisado. Los generadores de examen necesitan un oráculo determinista que marque como error el caso do igual a f en lugar de devolver en silencio un número enorme que un calificador defectuoso podría tratar como acierto.

La validación fallida no consume saldo.

Predicción de ejercicios y laboratorio

Calcule la distancia de imagen a partir de la distancia focal y la distancia de objeto del libro antes de bosquejar rayos o medir di en un banco óptico.

Calificación automática de exámenes y LMS

Evalúe ítems de la ecuación de la lente delgada con un oráculo determinista que rechaza do igual a f como distancia de imagen infinita en lugar de una carga de éxito.

¿Qué es la ecuación de la lente delgada?

Este resolutor la reordena para di = f·do/(do − f).

¿Qué convención de signos usa la ecuación de la lente delgada?

Convención gaussiana: f positiva para una lente convergente, do positiva para un objeto real en el lado incidente, di positiva para una imagen real en el lado saliente. Una lente divergente tiene f negativa; una imagen virtual tiene di negativa.

¿Qué pasa si el objeto está justo en el foco?

Los rayos salen paralelos de la lente y la imagen se va al infinito, algo que ninguna distancia finita puede expresar. La calculadora rechaza ese caso con un mensaje claro en lugar de mostrar un número infinito.

¿Cómo sé si la imagen es real o virtual?

El resultado lo indica. Una distancia de imagen positiva significa una imagen real al otro lado de la lente, donde la luz converge de verdad; una negativa, una imagen virtual del mismo lado que el objeto.

¿Puedo usarla con una lente divergente?

Sí. Escriba la distancia focal como número negativo, como pide la convención de signos habitual. Con un objeto real, la distancia de imagen sale entonces negativa, lo que indica una imagen virtual del lado del objeto.

Todo lo de esta página está disponible por programación. Esta sección es para equipos que quieren integrarlo en sus sistemas; el resto puede usar la herramienta de arriba sin más.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/phys/thin-lens-equation

¿Prefiere automatizarlo? Un POST autenticado crea la tarea; el resultado llega por webhook o enlace firmado. La misma capacidad también se ejecuta aquí en la web, por email y desde Telegram — y pronto también desde nuestra app.

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/thin-lens-equation \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"focal_length":10,"object_distance":30}'
{
  "focal_length": 10,
  "object_distance": 30
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "phys.thin_lens_equation",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

La API es asíncrona: la llamada devuelve un task_id al instante y el resultado llega por webhook. El polling está limitado a 1 req/s por tarea.

Por solicitud$0.002

Precio publicado — sin tokens ni créditos inventados. Una tarea fallida no se cobra.

max_abs_length1000000000000000
HTTPCódigoSignificado
401unauthorizedAPI key ausente o inválida.
402insufficient_balanceEl saldo no cubre el precio de la tarea.
404unknown_typeEl tipo de tarea no existe.
429rate_limitedDemasiadas peticiones. Use el webhook en vez de sondear.

Cuando el objeto se halla exactamente en el plano focal el denominador es cero, los rayos salientes son paralelos y la imagen se aleja al infinito, de modo que la tarea falla con invalid_input en lugar de un número no finito.

Qué afirma la ecuación de la lente delgada y cómo se despeja la distancia de imagen

El resolutor devuelve la distancia de imagen en la misma unidad de longitud que usted usó para f y do, junto con las entradas repetidas, una etiqueta image_type de real o virtual según el signo de di, y una cadena breve de fórmula, de modo que las comprobaciones de tareas, las claves de laboratorio y los clientes de API pueden mostrar el resultado gaussiano sin volver a derivar el álgebra. Cuando do es igual a f el denominador es cero: los rayos incidentes desde un punto del plano focal salen paralelos tras la refracción, la imagen está en el infinito y un número JSON finito no puede representar esa geometría, así que la solicitud se rechaza en lugar de devolver Infinity o NaN.

Contrato de entrada, alias y el error do-igual-a-f

Las magnitudes por encima del techo documentado de un mil billones se rechazan para que una conversión de unidades extraviada no desborde el isolate. La distancia focal debe ser no nula porque uno sobre f queda indefinido en un plano de potencia cero; la distancia de objeto debe ser no nula porque uno sobre do queda indefinido cuando el objeto se halla en el plano de la lente. Empareje la respuesta con su propio croquis de rayos si necesita un diagrama; este extremo resuelve la ecuación solo para di y no emite aumento, etiquetas de orientación ni gráficos. Envíe un cuerpo JSON con dos números finitos obligatorios: focal_length para f y object_distance para do. Se aceptan los alias f y focalLength para la distancia focal; los alias do, u, s_o y objectDistance para la distancia de objeto, de modo que las hojas de cálculo, las cadenas de consulta y los formularios tipados puedan reutilizar el mismo contrato. Cada campo puede llegar como número JSON o como cadena decimal numérica, incluidos signos iniciales opcionales y notación científica. Los campos ausentes, las cadenas vacías, los tokens no numéricos, Infinity y NaN fallan con invalid_input nombrando el campo. El fallo distintivo que este extremo existe para cazar es object_distance igual a focal_length: es el caso del objeto en el plano focal, rayos salientes paralelos y distancia de imagen infinita. El manejador lanza invalid_input con un mensaje de que object_distance no debe igualar focal_length, y ese fallo no se factura. Si tiene éxito, el cuerpo repite el focal_length y el object_distance redondeados, el image_distance calculado redondeado a diez decimales para goldens estables, image_type real cuando di es positiva o virtual cuando di es negativa, y la cadena de fórmula uno sobre f igual a uno sobre do más uno sobre di.

Dónde resulta útil un resolutor de la ecuación de la lente delgada

Los cuadernos de ingeniería suelen reducir el diseño de una cámara o un proyector de un solo elemento a esta identidad antes de pasar al diseño de varios elementos; llamar a una API parse pequeña evita arrastrar una suite completa de diseño óptico para un problema de dos números. Como la implementación es parse de nivel A, cada llamada correcta cuesta el precio base publicado $0.002 sin tokens de modelo y sin red de salida. Mantenga las solicitudes pequeñas, fije el image_distance redondeado en las pruebas y obtendrá ubicaciones de imagen gaussianas reproducibles para tareas, complementos LMS y workers de borde sin levantar una infraestructura de trazado de rayos propia.

Scripts y widgets de óptica

Despeje 1/f = 1/do + 1/di para di en cuadernos, fixtures de CI y demostraciones docentes sin importar una biblioteca completa de diseño óptico.

¿Cómo se calcula la distancia de imagen a partir de f y do?

Envíe números finitos no nulos focal_length y object_distance (misma unidad de longitud). La API devuelve image_distance y un image_type de real (di > 0) o virtual (di < 0).

¿Qué ocurre cuando la distancia de objeto iguala la distancia focal?

La tarea falla con invalid_input. Cuando do = f el objeto se halla en el plano focal, los rayos salientes son paralelos y la distancia de imagen es infinita, de modo que no se devuelve un resultado JSON finito.

¿Cuánto cuesta el resolutor de la ecuación de la lente delgada?

La herramienta del navegador es gratuita. Las solicitudes de API usan saldo prepago de KIT a $0.002 por llamada correcta; la entrada inválida no se factura.

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