SOLUCIÓN EXAMEN ÓPTICA 2BACH 24-25

 

1.      ¿Qué pruebas hay para afirmar que la luz es una onda? Cítalas

La luz es capaz de mostrar fenómenos de difracción e interferencias.

2.      ¿Qué tipo de onda es la luz?

Onda trasversal

3.      ¿Qué principio o Ley nos indica qué camino toma la luz para ir de un punto a otro?

Principio de Fermat

4.      ¿Puede existir un medio material donde la luz tenga un índice de refracción n=0’75? Justifica tu respuesta.

Como el índice de refracción de un material es n=c/v, con c como velocidad de la luz en el vacío, y v la velocidad de la luz en ese material, si n fuera menor de la unidad significaría que v>c, lo cual es imposible.

5.      Si la luz es una onda, ¿cómo se diferencia visualmente una luz con un valor de una longitud de onda de otra con otro valor?

Cada longitud de onda se traduce en una luz de un color diferente. El color rojo para longitudes de onda larga, y el azul para las menores longitudes de onda.

6.      Un rayo de luz incide desde el aire en un dioptrio plano cuyo medio material tiene n=1’37. Una vez la luz dentro, no es capaz de salir porque el rayo emergería con un ángulo de 90º. Con qué ángulo incidió sobre el dioptrio.

Ley de Snell  n·sen (i) = n’·sen (r)                      sen(i) =n’·sen(r)/n=1·sen(90)/1’37=0’73

                                              i=arcsen(0’73)=47º    que es el ángulo límite

Ahora planteamos la primera refracción, teniendo en cuenta que r= 47º, por ser ángulo igual al de incidencia de la segunda refracción al ser los ángulos definidos por dos rectas paralelas cortadas por otra.

Aplicamos de nuevo Snell, pero al primer punto de incidencia: (Cuidado, está cambiada la nomenclatura de los índices de refracción)

n·sen(i₁) = n’·sen(r)                    sen(i₁)=n’·sen(r)/n=1’37·sen(47)/1=1   

                                                      i₁=90º

 

7.      Un espejo cóncavo tiene un radio de 20 cm. Colocamos un objeto de 2 cm de altura a una distancia de 15 cm.

a.      ¿Cuánto vale la distancia focal del espejo?

b.     ¿Dónde se forma la imagen?

c.      ¿Cuál es su aumento lateral?

d.     Clasifica la imagen obtenida por el espejo.

e.      Haz un dibujo sobre el caso, y encuentra la imagen haciendo el trazado de rayos.

La distancia focal en espejos es siempre la mitad del radio. En este caso f’=-10 cm. Y es negativa por estar el foco a la izquierda del espejo.

Para hacer b y c planteamos las ecuaciones de los espejos:

2/R = 1/s + 1/s’               En esta ecuación nos falta s’, despejamos y la calculamos:

1/s’ = 2/R-1/s = (2s-R)/Rs                  s’ = Rs/(2s-R) = (-)20cm·(-)15cm/(-30cm+20cm)= (-)30cm

El aumento lateral m= -s’/s= - (-)30 cm/(-)15cm = -2   (mayor e invertida)

Imagen real, formada por los rayos verdaderos, imagen mayor e invertida.

8.      Un objeto se sitúa a 4 cm de una lente CONVERGENTE de distancia focal objeto 7 cm en valor absoluto.

a.      Calcula la posición de la imagen y el aumento lateral.

b.     Clasifica la imagen producida.

c.      ¿Siempre las lentes convergentes dan ese tipo de imagen?

 

Nos dan la distancia focal objeto, la focal imagen será la misma, pero de signo opuesto, f’= + 7cm. Ya que en la lente convergente F’ se sitúa a la derecha de la lente. Sabiendo que s= -4 cm, planteamos las ecuaciones de las lentes y calculamos primero s’ y luego el aumento lateral:

 

Para hacer b y c planteamos las ecuaciones de los espejos:

1/f’ = - 1/s + 1/s’               En esta ecuación nos falta s’, despejamos y la calculamos:

1/s’ = 1/f’+1/s = (s+f’)/f’s                  s’ = f’s/(s+f’) = (-)4cm·7cm/(-4cm+7cm)= (-) 9’33cm (Virtual)

El aumento lateral m= s’/s= (-)9’33 cm/(-)4cm = 2’33  (mayor y derecha)

Imagen virtual, formada por las prolongaciones de los rayos emergentes, mayor y derecha.

Las lentes convergentes, dependiendo de donde se coloque el objeto pueden producir todo tipo de imágenes, tanto reales como virtuales.

 

9.      Haz el trazado de rayos para encontrar la imagen de esta OTRA LENTE:

Es una lente divergente, por lo que los focos F y F’ están situados a la derecha y a la izquierda respectivamente.

10.      Una persona tiene miopía y acude a la óptica, ¿Qué tipo de lente y por qué la necesita? (1 puntos)

El cristalino de la persona miope proyecta las imágenes lejanas delante de la retina, por ser demasiado convergente. Si colocamos una lente divergente delante, para compensar ese exceso de convergencia, lograremos que la imagen se forme sobre la retina.

11.      Construye el esquema de un microscopio con las lentes apropiadas, y señala brevemente su funcionamiento.

El microscopio está formado por dos lentes convergentes, una llamada objetivo que construye una imagen real mayor e invertida delante de la segunda lente, llamada ocular. La imagen anterior será el objeto de esta segunda lente, y se formará delante del foco de la misma, proporcionando una imagen virtual, mayor y derecha.