1. la intensidad del sonido de una sirena a 50 m de distancia de la fuente emisora es:
I = 0,10
W m–2.
a) ¿Cuál
será la intensidad a 1000 metros de distancia si no hubiera absorción?
b) ¿Cuál es
su sonoridad en decibelios a 50 metros? Dato: Intensidad física umbral I0 = 10–12
W m–2.
c) Si la onda sonora de la intensidad de partida, tuviera
que atravesar una región donde se produjera la absorción de la onda en un 75%,
con un coeficiente de absorción de 15 cm-1. ¿Qué espesor tendría esa
región?
La intensidad de las ondas decrece con el cuadrado de
la distancia, por tanto:
I2/I1=R12/R22
Despejamos I2=I1(R1/R2)2=0’10Wm-2·(10m/1000m)2=10-5Wm-2
Para la parte (b) aplicamos la ecuación de la sonoridad, con base en la intensidad física umbral:
S=10·log(I1/Io)=10·log(0’1 Wm-2/10-12Wm-2)=110
Hagamos ahora la parte ( c),
calculando el espeso pedido:
“x” espesor
I=I0·e-γx 0’25I0=I0·e-γx 0’25=e-γx ln(0’25)=-γx x=- ln(0’25)/γ= 0’09
cm
2. Describe como es el
fenómeno de la difracción de una onda atravesando una rendija, como ayuda te
planteo una serie de puntos que no debes dejar de tocar, pero no se te
olvide que no son preguntas o puntos a contestar, debes REDACTAR:
a)
¿En qué consiste la
difracción?
b)
¿Cómo debe de ser la
rendija?
c)
¿Qué se observa, (puedes
plantear que es luz)?
¿Cómo se explica
el fenómeno con el Principio de Huygens? Puedes acompañar de un dibujo que
apoye tu explicación.
La difracción la podemos explicar
con ayuda del Principio de Huygens, suponiendo que cada punto del frente de
onda se convierte en un emisor secundario de ondas, todas en ellas en fase, de
forma que la envolvente de todas ellas es el nuevo frente de ondas. Al estar el
frente de onda inicial interceptado por el obstáculo descrito, cada punto del
mismo emitiría ondas secundarias que interferirían con las del resto de puntos
secundarios, produciendo el patrón de interferencias. En la imagen corresponde
con el dibujo de la derecha, que es el que la oquedad es de tamaño comparable a
la la longitud de onda lambda.
3.
ONDAS
ELECTROMAGNÉTICAS:
a)
Describe una onda
electromagnética mostrando las magnitudes físicas oscilantes. Haz un dibujo
para apoyar la explicación.
b)
Si la luz es una
onda electromagnética, en qué se diferencian unos colores de otros.
c)
Ordena de mayor a menos longitud de onda los
distintos tipos de onda electromagnéticas.
Una
onda electromagnética es el producto de una doble perturbación, una
correspondiente a un campo eléctrico oscilante, y la segunda a un campo
magnético. Ambos en fase y perpendiculares a la dirección del movimiento de la
onda. Es por tanto una onda transversal, que se mueve a la velocidad de 3·108
m/s.
La
distancia entre dos máximos de oscilación de cualquiera de los dos campos, es
la longitud de la onda, de forma que en el caso de la luz, (una onda
electromagnética) cada color se corresponde con un valor de λ. No sólo la luz es una onda electromagnética,
también lo son los rayos infrarrojos, o los rayos X, diferenciándose unos de
otros en función de la frecuencia o de la longitud de onda so lo preferimos. En
la siguiente imagen se resumen las principales ondas electromagnéticas en
función de la longitud de onda.
4.
Un haz de luz, de frecuencia 3,5·1014 Hz, incide
desde el aire sobre un material de índice de refracción 1,35. Si el haz
incidente forma un ángulo de 60° con la superficie de separación entre ambos
medios, …
a.
Determine la longitud de onda de la luz en el material.
(Velocidad luz vacío 3·108m/s)
b. El ángulo que
forman los rayos reflejado y refractado. (entre sí)
El ejercicio no es difícil en sí, pero nos piden o
plantean el enunciado de forma poco habitual. Lo mejor es hacer un dibujo:
Nótese que no nos dan el ángulo de incidencia, pero
que es fácil de deducir: 30º. Y que no nos piden el ángulo de refracción, si no
el ángulo marcado con interrogantes. Valiéndonos de la relación de ángulos
opuestos por el vértice, y de la la suma de ángulos tal como se ve en el dibujo
podemos calcular el ángulo pedido que llamaremos “B”.
B=180+(i-r)
El ángulo r lo calculamos con la Ley de Snell:
n1·sen(i)=n2·sen
(r )
sen(r)
= n1/n2 · sen (i) =1/1’35 · sen (30) = 0.370
Tomando
el arcoseno, r=21.73º
Así pues B=180+(30-21.73)=188.26º
La longitud de onda la obtendremos de la ecuación que
liga a la frecuencia y la velocidad de la luz. Tenemos que tener en cuenta que
la frecuencia no cambia, ya que está ligada como en toda onda al generador de
los pulsos. Por tanto si lambda cambia es porque cambia la velocidad de la onda.
Que es precisamente lo que ocurre cuando la onda pasa de un medio a otro de
distinto índice de refracción.
n2=c/v2 v2=c/n2=3·108
m/s / 1.35=2.22·108 m/s
λ·ν=v2 λ=v2/ν=2.2·108 ms-1
/3,5·1014 Hz=6.28·10-7 m =628 nm
5.
Un objeto de 10 cm de altura está situado a 6 cm de una lente
convergente de 8 cm de distancia focal. Determine la posición y el tamaño de la
imagen. Haz un dibujo con la marcha de rayos.
Ya vemos en el dibujo que la imagen
será virtual, (formada por las prolongaciones aparentes de los rayos refractados),
mayor y derecha. Confirmémoslo con cálculos.
Sabemos que s=-6 cm y que f’=+8cm.
Ecuación de las lentes: 1/f’ =1/s’-1/s Despejamos y calculamos s’
1/s’=1/f´+1/s=1/8cm +1/(-6)cm = -0.0416
cm-1 à s’=-24 cm
Aumento lateral m=s’/s=-24cm/-6cm=
+ 4
7. De forma
esquemática, señala qué tipo de lentes y cuántas son las que forman parte de un
microscopio óptico, señala el nombre que reciben, y finalmente dibuja y describe
el funcionamiento del equipo.
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