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GUSTAVO MANZUR
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Problemas propuestos de óptica No. 1
1) Recientemente fue anunciado el descubrimiento de un sistema planetario, semejante al nuestro, en torno a la estrella Beta, que está situada cerca de 26 años-luz de la tierra. Esto significa que la distancia de Beta a la Tierra, en metros, es del orden de:
a) 1017 a) 109 a) 107 a) 105 a) 103
2) Un chofer mira en el espejo retrovisor interno y ve al pasajero del asiento trasero. Si el pasajero mira al mismo espejo verá al chofer. Este hecho se explica por:
a) el principio de independencia de los rayos luminosos.
b) Fenómeno de refracción que ocurre en la superficie del espejo c) fenómeno de absorción que ocurre en la superficie del espejo d) principio de propagación rectilínea de los rayos luminosos e) principio de reversibilidad de los rayos luminosos
3) Un edificio iluminado por los rayos solares proyecta una sombra de 72m. Simultáneamente,
una vara vertical de 2,50m de altura colocada al lado del edificio proyecta una sombra de 3m. Cuál es la altura del edificio?
a) 90m b) 86m c) 60m d) 45m e) 36m
4) La imagen focada de un árbol en una cámara oscura dista 50mm del orificio y tiene una altura de 20mm. El árbol está a una distancia de 15m del orificio. Cuál es la altura del árbol?
a) 2m b) 4m c) 6m d) 8m e) 10m
5) Entre una fuente puntual y una pared se coloca un objeto opaco de forma cuadrada de área
0,09 m2. La fuente y el centro de la placa están en una misma recta que, por su vez, es
perpendicular a la pared. El objeto se encuentra a 1,50 m de la fuente y a 3,00 m de la pared. El área de la sombra del objeto, producida en la pared, en m2, es:
a) 0,18 b) 0,36 c) 0,81 d) 0,54 e) 0,60
6) Un rayo de luz incide en un espejo plano. El mayor valor posible para el ángulo de reflexión de ese rayo es más próximo de:
a) 45º b) 60º c) 90º d) 120º e)
180º
7) Un espejo plano produce una imagen de un objeto real:
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8) En la figura, se debe colocar un espejo plano, de modo que I sea imagen del objeto O.
O I
A B C D E La posición indicada para el espejo es:
a) A b) B c) C d) D e) E
9) Una sala tiene una pared espejada. Una persona corre en dirección a la pared, perpendicular a ella, con velocidad 1,2 m/s. La velocidad con que la imagen se aproxima a la persona tiene valor:
a) 4,8 m/s b) 2,4 m/s c) 1,2 m/s d) 0,6 m/s e) cero
10) Dos espejos planos producen 11 imágenes de un objeto. Luego, podemos concluir que los Espejos forman un ángulo de:
a) 10º b) 25º c) 30º d) 36º e) 11°
11) Un objeto vertical de 1,8 m de altura es colocado a 2 m de distancia de un espejo plano vertical de 1,2 m de altura, obtiendose una imagen de altura H. Si el objeto se aleja del espejo para una nueva distancia igual a 6 m del espejo, la imagen tendrá la altura H’. Para esa situación es correcto afirmar que:
a) H = H’ = 1,2 m
b) H = H’ = 1,8 m
c) H = 1,8m y H’ = 0,6m
d) H = 1,2m y H’ = 0,4m
e) no habrá formación de imagen del objeto con el espejo citado
12) Una bandera de Cerro Porteño, teñida con pigmentos puros e iluminada con luz monocromática azul, es vista en el (los) color(es):
a) totalmente azul b) rojo y azul c) azul y blanco
d) negra y blanco
e) azul y negro
13) Una hoja V refleja apenas luz verde. Otra hoja A absorbe todos los colores, excepto la amarilla. Iluminando ambas hojas con luz blanca es observado a través de un filtro rojo:
a) ambas parecerán negras
b) ambas parecerán rojas
c) ambas parecerán verdes
d) ambas parecerán blancas
e) la hoja V parecerá amarilla y la hoja A parecerá verde
14)Suponga que exista otro universo en el cual hay un planeta parecido con el nuestro, con la diferencia de que la luz visible que ilumina es monocromática. Un fenómeno óptico causado por esta luz, que no sería observado es este planeta, sería:
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15) Al respecto de las propiedades fundamentales de los espejos esféricos, cuál de las afirmaciones abajo son correctas:
I) Todo rayo de luz que incide pasando por el centro de curvatura del espejo vuelve sobre sí mismo
II) Todo rayo de luz incidente paralelo al eje principal del espejo origina un rayo reflejado que pasa por el centro del espejo
III) Todo rayo de luz que incide en el vértice V del espejo genera un rayo reflejado que es simétrico del incidente relativamente al eje principal
a) todas b) ninguna c) I y II d) I y III e) II y III
16)Un espejo esférico cóncavo, de distancia focal igual a 2 cm, es usado para obtenerse imágenes virtuales y ampliadas de un objeto. En relación a tales imágenes y al objeto que le dio origen, es incorrecto afirmar que:
a) la imagen es invertida lateralmente (inversión derecha-izquierda) b) la imagen es formada por la prolongación de los rayos reflejados) c) la imagen es derecha (cabeza para arriba en relación al objeto) d) el objeto a ser visto puede ser mayor que el espejo
e) el objeto puede ser colocado a la distancia de hasta 4 cm del espejo
17)Cuando te miras en un espejo cóncavo y ves tu rostro aumentando y derecho, el rostro se
encuentra:
a) en el foco del espejo
b) en el centro de curvatura del espejo c) entre el foco y el espejo
d) entre el foco y el centro de curvatura
e) más alejado que el centro de curvatura, en relación al espejo
18) La imagen de un objeto real producida por un espejo esférico convexo es siempre:
a) virtual y menor que el objeto b) virtual y mayor que el objeto c) real y menor que el objeto d) real y mayor que el objeto e) real e igual al objeto
19)Sea E un espejo cóncavo cuyo radio de curvatura es 60 cm. Qué tipo de imagen obtendremos si colocamos un objeto real de 7,50 cm de altura, verticalmente, a 20 cm del vértice de E?
a) Virtual y reducida a 3 1
del tamaño del objeto
b) Real y colocada a 60,0 cm en frente del espejo c) Virtual es tres veces más alta que el objeto d) Real, invertida y de tamaño igual al del objeto e) n.d.a.
f)
20)Una niña observa la imagen de su rostro en un espejo esférico convexo. A medida que ella aproxima el rostro del espejo, la imagen que ella ve:
a) aumenta de tamaño manteniéndose siempre derecha
b) aumenta de tamaño pero se invierte a partir de determinada distancia del espejo
c) disminuye de tamaño manteniéndose siempre derecha
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21)Un objeto es colocado a 40 cm del vértice de un espejo esférico cóncavo, de radio de curvatura igual a 30 cm. En este caso, la distancia de la imagen en relación al espejo será, en cm, igual a:
a) 12 b) 16 c) 20 d) 24 e) 30
22)Un espejo esférico cóncavo tiene rayo de curvatura igual a 80 cm. Un objeto rectilíneo de 2,0 cm de altura es colocado perpendicularmente al eje principal del espejo, a 120 cm de él. En este caso, tendremos:
a) una imagen real e invertida de 1,0 cm de altura y a 60 cm del espejo. b) una imagen virtual y derecha de 1,0 cm de altura y a 10 cm del espejo c) una imagen virtual e invertida de 1,0 cm de altura y a 10 cm del espejo d) una imagen real y derecha de 40 cm de altura y a 60 cm del espejo
23) Un objeto real se encuentra delante de un espejo esférico cóncavo, a 10 cm de su vértice sobre el eje principal. O radio de curvatura de ese espejo es 40 cm. Si el objeto se descoloca hasta el centro de curvatura del espejo, la distancia entre la imagen inicial y la final será:
a) 60 cm b) 40 cm c) 25 cm d) 20 cm e) 10 cm
24)Un objeto de 15 cm de altura es colocado perpendicularmente al eje principal de un espejo cóncavo de 50 cm de distancia focal. Sabiendo que la imagen formada mide 7,5 cm de altura, podemos afirmar que:
a) el radio de curvatura del espejo mide 75 cm b) el objeto está entre el foco y el vértice del espejo c) el objeto está a 75 cm del vértice del espejo d) el objeto está a 150 cm del vértice del espejo
25)Una persona, a 40 cm de un espejo cóncavo, se ve 3 veces mayor y con imagen derecha. La
distancia focal es:
a) 120 cm b) –60 cm c) 30 cm d) 60 cm e) 13,3 cm
26)Un objeto que se encuentra delante de un espejo esférico tiene una imagen 4 veces más alta que el propio. Sabiendo que el radio de curvatura del espejo es 1,0 m, podemos afirmar que:
a) el espejo es cóncavo y el objeto está a 62,5 cm del vértice b) el espejo es cóncavo y el objeto está a 37,5 cm del vértice c) el espejo es convexo y el objeto está a 37,5 cm del vértice d) el espejo es convexo y el objeto está a 62,5 cm del vértice e) tanto puede ocurrir lo citado en el ítem a) como en el ítem b)
27)La distancia entre un objeto y una tela es de 80 cm. El objeto es iluminado y, por medio de una lente delgada posicionada adecuadamente entre el objeto y la tela, una imagen del objeto, nítida y ampliada 3 veces, es obtenida sobre la tela. Para que eso sea posible, la lente debe ser:
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28)La distancia entre un objeto y la imagen que un espejo esférico le conjuga mide 15 cm. Siendo ambos reales, con el objeto presentando altura el doble de la imagen, determine la naturaleza del espejo y su distancia focal.
a) espejo convexo y distancia focal de 10,0 cm. b) espejo cóncavo y distancia focal de 3,3 cm c) espejo convexo y distancia focal de 3,3, cm d) espejo cóncavo y distancia focal de 10,0 cm e) espejo cóncavo y distancia focal de 1,5 cm
29)La distancia entre una lámpara y su imagen proyectada en una pared por un espejo esférico es 30 cm. La imagen es cuatro veces mayor que el objeto. Podemos afirmar que:
a) el espejo es convexo
b) la distancia de la lámpara al espejo es de 40 cm. c) la distancia del espejo a la pared es de 10 cm d) la distancia focal del espejo es de 7 cm e) el radio de curvatura del espejo es de 16 cm
30)La imagen de un objeto que está a 40 cm de un espejo esférico cóncavo tiene la misma altura del objeto. Colocando el objeto a gran distancia del espejo, su imagen estará a :
a) 20 cm del espejo
b) 30 cm del espejo
c) 40 cm del espejo
d) 50 cm del espejo
e) 60 cm del espejo
31)Un chofer de taxi utiliza dos espejos; un, interno, plano; el otro, lateral, convexo, con 2,0 m de distancia focal. Por el espejo plano, el ve un motociclista que le sigue a distancia de 6,0 cm del espejo. Por el espejo convexo, el chofer del taxi ve la imagen del motociclista a una distancia de ese espejo igual a:
a) 1,2 cm b) 1,5 cm c) 3,0 cm d) 4,0 cm e) 6,0 cm
32)Utilizando un espejo esférico, se desea obtener una imagen i de un determinado objeto o. Sabiendo que la imagen debe ser derecha y reducida a
5
1de la altura del objeto, y que debe
quedar localizada a 12 cm del espejo, se puede afirmar que el espejo utilizado debe ser:
a) cóncavo, con radio de curvatura igual a 60 cm b) cóncavo, con radio de curvatura igual a 10 cm c) convexo, con radio de curvatura igual a 10 cm d) convexo, con radio de curvatura igual a 30 cm e) convexo, con radio de curvatura igual a 60 cm
33) El índice de refracción absoluto de un material:
a) se relaciona a la velocidad de propagación de la radiación monocromática en el material y la velocidad de la luz en el vacío.
b) no depende de la estructura atómica del material, pero depende de la velocidad de la radiación monocromática en el vacío.
c) es independiente de la frecuencia de la radiación incidente en el material y asume valores siempre positivos.
d) depende de la longitud de onda de la radiación incidente en el material y asume valores siempre menores que la unidad.
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34)La velocidad de la luz en el vidrio es 3
2 de la velocidad de la luz en el vacío. El índice de
refracción absoluto del vidrio vale:
a) 2 5
b)
2 5
c)
2 3
d)
3 4
e)
3 2
35)Un rayo de luz pasa del vacío, donde su velocidad es 3. 108 m/s, para un líquido, donde la
velocidad pasa a ser 2,4. 108 m/s. El índice de refracción del líquido es:
a) 0,6 b) 1,25 c) 1,5 d) 1,8 e) 7,2
36) El índice de refracción de un cierto medio es 2 para la luz roja y
3
para la violeta. Dosrayos luminosos monocromáticos, un rojo y otro violeta, después de propagarse en el medio considerado, pasan en el aire. El ángulo de incidencia de ambos es de 30º. El ángulo formado por los dos rayos refractados entre sí vale:
a) 0º b) 15º c) 30º d) 45º e) 60 º
37) Un rayo de luz se propaga en un medio A, llega a la superficie que separa ese medio de
otro B y sufre reflexión total. Podemos afirmar que:
a) A es más refringente que B y el ángulo de incidencia es menor que el ángulo límite b) A es más refringente que B y el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo límite c) A es menos refringente que B y el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo límite d) A es menos refringente que B y el ángulo de incidencia es menor el ángulo límite e) A es menos refringente que B y el ángulo de incidencia es igual al ángulo límite
38)La profundidad aparente de un tanque de 8 m, que contiene agua, de índice de refracción
3 4
, es:
a) 6m b) 5m c) 4m d) 3m e) 2m
39) Una criatura que mira por arriba de un acuario es vista por un pez. El pez verá la cabeza de la criatura:
a) arriba del local donde ella realmente se encuentra b) abajo del local donde ella realmente se encuentra c) en el local exacto donde ella realmente se encuentra
d) mayor que la verdadera debido a la combinación de la refracción con la reflexión
40) Un rayo luminoso se propaga en el vacío, atravesando, entonces, una lámina de fases paralelas. El desvío lateral sufrido dependerá, exclusivamente:
a) de la espesura de la lámina
b) del índice de refracción de la lámina
c) del índice de refracción de la lámina y de su espesura
d) de la espesura de la lámina, de su índice de refracción y del ángulo de incidencia del rayo
41) Un rayo luminoso incide sobre un ángulo de 45º en una lámina de fases planas y paralelas, inmersa en el aire, de 4 cm de espesura e índice de refracción igual a 1,5. Al salir de la lámina, el rayo luminoso hace con la normal un ángulo de:
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42) Un rayo luminoso proveniente del aire incide en una lámina de vidrio de fases paralelas con 8 cm de espesura y 1,5 de índice de refracción. Siendo la velocidad de la luz en el vacío c= 3 .108 mn/s, determinar el tiempo para el rayo refractado atraviesa la lámina, sabiendo que el
seno del ángulo de incidencia es 0,9.
a) 5 .10-10 s b) 4 .10-10 s c) 2,4 .10-10 s d) 2,6 .10-10 s e) 3 .10-10 s
43)Un rayo de luz incide sobre un prisma triangular y equilátero, con ángulo de incidencia igual al ángulo de refringencia. El índice de refracción del prisma es
3
. Determine el ángulo deincidencia y el ángulo de refracción en la primera fase del prisma, respectivamente.
a) 30º y 60º b) 45º y 45º
c) 30º y 45º d) 60º y 30º e) 45º y 30º
44) En el prisma de la pregunta anterior, cuál será el ángulo de desvío de la luz al atravesar Todo el prisma.
a) 45º b) 60º c) 90º d) 30º e) 0º
45) El desvío mínimo que cierta radiación monocromática puede sufrir al atravesar un dado prisma óptico es de 32º. Sabiendo que el ángulo de refringencia del prisma vale 46º y que sen 39º = 0,629 y sen 23º = 0,390, podemos afirmar que el índice de refracción del material de que él fue hecho tiene valor:
a) igual a 1,41 b) igual a 1,51 c) igual a 1,61 d) igual a 1,71
e) diferente de cualquier de los arriba especificados
46)Un estudiante de Física dispone de un paralelepípedo de material homogéneo y transparente (acrílico o vidrio, por ejemplo) en un laboratorio de óptica.
Dependiendo de la incidencia de la luz en una fase adecuada, del índice de refracción del medio envolvente y del índice de refracción del material del paralelepípedo, este puede ser usado:
a) solamente como lámina de fases paralelas
b) solamente como una lente
c) solamente como un prisma óptico
d) como una lámina de fases paralelas o como un prisma óptico e) como una lámina de fases paralelas o como una lente
47) Una lente de vidrio cuyos bordes son más espesos que la parte central:
a) debe ser divergente
b) debe ser convergente
c) en el aire, es siempre divergente
d) sumergida en un líquido, se vuelve divergente e) nunca es divergente
48) Las imágenes de los objetos reales producidas por lentes y espejos pueden ser reales o virtuales. Al respecto de las imágenes virtuales, se puede afirmar correctamente que:
a) son siempre mayores que el objeto
b) son siempre menores que el objeto
c) pueden ser derechas o invertidas
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49) Se tiene un objeto luminoso situado en uno de los focos principales de una lente convergente. El objeto se aparta de la lente, moviéndose sobre su eje principal. Podemos afirmar que la imagen del objeto, a medida que él se mueve:
a) crece continuamente
b) pasa de virtual a real
c) se aparta cada vez más de la lente
d) se aproxima al otro foco principal de la lente e) pasa de real a virtual
50) La imagen de un objeto real formada por una lente delgada divergente:
a) es real b) es invertida
c) es menor que el objeto
d) se localiza, en relación a la lente, a una distancia superior al radio de curvatura de la lente
e) se localiza ente el punto focal y el centro de curvatura de la lente.
Respuestas
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 a e c c c c e c b
1 c b e a d d e c a c
2 a d a a d d a d e
3 a b d a c b b b a a
4 d b d b c d c d d
