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Práctico N°6:
“Óptica geométrica”1. El índice de refracción de la atmósfera de la Tierra (n = 1,0003) es ligeramente mayor que al del espacio interplanetario, ¿de qué manera afecta a la posición del Sol al atardecer?
2. Por un defecto de los ojos ciliares, el cristalino de un determinada persona tiene, en reposo, un radio de curvatura de 8 mm en vez de los 6 mm que corresponden a un apersona normal. Dicha persona ¿será miope o hipermétrope?
Problemas
1. Un rayo de luz en el aire incide sobre el agua con un ángulo de 30°; ¿cuál es el ángulo del haz dentro del agua?
2. Un rayo de luz incide sobre la superficie de un bloque de vidrio con un ángulo de incidencia de 50°. Calcular las direcciones de los rayos reflejado y refractado en el vidrio. El rayo refractado sigue su trayectoria traspasando el bloque de vidrio y retorna al aire. Calcule la dirección del rayo refractado y el desplazamiento respecto del primer rayo incidente. (Figura 1)
3. ¿Cuál es el ángulo crítico para que haya reflexión total interna entre el agua y el aire? 4. Dos láminas polarizadoras tiene sus direcciones de polarización paralelas de tal modo
que la intensidad de la luz trasmitida Im sea máxima. ¿A qué ángulo debe girarse cualquiera de las láminas si se quiere que la intensidad disminuya a la mitad?
5. Se hace incidir luz desde el aire sobre un cristal de vidrio. ¿A qué ángulo la luz reflejada estará completamente polarizada?
6. Un espejo esférico cóncavo tiene un radio de curvatura de 1,5 m. Determinar: a) la posición. b) la altura de la imagen de un objeto real de 10 cm de altura, situado delante de un espejo a una distancia de 1 m.
7. Se coloca un objeto a 5 cm del vértice de un espejo cóncavo. Si el radio de curvatura del espejo es de 24 cm ¿a qué distancia del espejo se forma la imagen?, ¿es real o virtual? Realice un esquema. Respuesta: 8,57 cm virtual.
8. El radio de curvatura de un espejo esférico cóncavo es de 50 cm, si se colocara un objeto a 30 cm del espejo, ¿cuál es la distancia objeto-imagen? Realice un esquema. Respuesta: 120 cm.
9. La distancia focal de un espejo es de 18 cm, ¿a qué distancia del espejo estará la imagen de un objeto ubicado a 40 cm del foco?, ¿será real o virtual? Respuesta: 26 cm real (invertida, entre el foco y el centro de curvatura).
10.Hallar la imagen virtual de un objeto que se encuentra a 6 cm delante de un espejo cuya distancia focal es -3 cm. a) Trazando los rayos; b) analíticamente; c) ¿Cuál es el aumento de la imagen?
11.Un proyector de dispositivas, con una lente de distancia focal 10 cm, proyecta una imagen sobre la pantalla que se encuentra a 2,5 m de la lente. a) ¿Cuál es la distancia entre la diapositiva y la lente?: b) ¿cuál es el aumento?
2 13.La distancia focal del objetivo de un microscopio es de 2,0 cm y la del ocular es de 5,0 cm. La distancia de separación de las lentes es d = 14 cm. Si la muestra se encuentra a 2,5 cm del objetivo (Figura 2): a) ¿Cuál es la distancia de la imagen final? b) ¿Cuál es el aumento total?
Datos
Índice de refracción del vidrio = 1,5 Índice de refracción del agua = 1,33 (Amarillo de sodio) = 589 nm (Luz verde) = 475 nm
Figura 1
Figura 2
Complementarios
1. Se tiene una lente de distancia focal f = +12 cm. A 18 cm de la lente está ubicado un objeto luminoso. Realice un dibujo a escala, indicando claramente la trayectoria de los rayos hasta formar la imagen final ¿Dónde se forma la imagen? ¿Cuál es el tamaño de la misma?
2. Se hace incidir luz desde el aire sobre un cristal de vidrio. Si se sabe que el índice de refracción del aire es 1 y el del vidrio es 1.5 ¿A qué ángulo la luz reflejada estará completamente polarizada? n vidrio = 1.5.
3. Cuando el tanque de metal de la figura se llena de líquido hasta el borde superior, un observador con los ojos al nivel puede ver perfectamente la esquina E. Determine el índice de refracción del líquido.
d
=
3
c
m
Vidrio
m uestra
3 4. Dos lentes convergentes idénticas con distancias focales f1=f2=15 cm están
separadas entre sí por 6 cm. Una fuente luminosa está a 10 cm de la primera lente. ¿Dónde se forma la imagen? ¿Cuál es su aumento? Realice el gráfico con el trazado de rayos.
5. a) Se hace incidir luz desde el aire sobre un cristal de vidrio. Si se sabe que el índice de refracción del aire es 1 y el del vidrio es 1.5 ¿A qué ángulo la luz reflejada estará completamente polarizada?
b) Las medidas obtenidas para los índices de refracción de dos medios diferentes son n1= 1,25 y n2= 0,97. Calcula la velocidad de la luz en cada medio y, a la vista de
los resultados, analiza la veracidad de los datos obtenidos.
Práctico N°7 “Óptica Física”
Preguntas
3. Durante una tormenta de verano usted ve un relámpago y escucha un trueno. ¿Cuál de estos dos fenómenos es causado por ondas longitudinales y cuál por ondas transversales?
4. Una cuerda liviana se ata de un extremo a una cuerda pesada. Se extiende luego esta combinación entre dos soportes. Cuando una onda que comienza en la cuerda liviana alcanza el nudo, ¿su velocidad aumenta, disminuye o permanece igual, a medida que pasa a la cuerda pesada?
Problemas
1. La Figura 1, muestra una vibración sobre una cuerda en los instantes t= 0 s y t= 0,2 s. a)¿Cuál es la velocidad media de la vibración?; b)¿Cuál es la velocidad media vertical del punto A sobre la cuerda durante este tiempo?; c)¿Cuál será la posición del pico de la vibración en el instante t= 3 s; d)¿En qué tiempo llegará el pico de la vibración a la posición de 8 m ?
2. La Figura 2 muestra una onda sinusoidal que se mueve hacia la derecha sobre una cuerda. La curva de trazo representa la forma de la onda en t= 0,15 s. a)¿Cuál es la amplitud?; b)¿Cuál es la longitud de la onda?; c)¿Cuál es su velocidad?; d)¿Cuál es su frecuencia?; e)¿Cuál es el período?
3. Dibujar una onda sinusoidal que tenga una longitud de onda =10 cm y una amplitud de 6 cm.
4 5. a) Calcular la longitud de onda de las ondas de radio emitidas por una emisora FM que
opera a 100 MHz; b) ¿Cuál es la longitud de onda de radio AM opera a 1000 kHz? 6. a)¿Cuál es la frecuencia de la luz verde?; b) Cuando ésta luz penetra en el vidrio su
frecuencia no cambia, pero sí su velocidad y longitud de onda. ¿Cuál es la velocidad y la longitud de onda de ésta luz en el vidrio?
7. Dos rendijas estrechas se iluminan con luz de 500 nm de longitud de onda. Los máximos contiguos al centro de la figura forman con éste un ángulo de 15º; ¿cuál es la distancia entre las rendijas?; ¿cuál es la posición del 3 mínimo de interferencia?
8. Una red tiene 4000 líneas por cm. ¿Cuál es la longitud de onda más larga para la que puede observarse hasta la línea de cuarto orden?
9. Una sola ranura de ancho D= 0,1 mm se ilumina con una luz de rayos paralelos de longitud de onda 600 nm. ¿Con qué ángulo se observará el tercer mínimo del máximo central?
10.Una sola ranura de ancho 0,14 mm se ilumina con luz monocromática. Si el segundo máximo tiene un ángulo ξ= 1° respecto del máximo central, ¿cuál es la longitud de onda de la luz?
11.Una hipotética macromolécula rectilínea, al ser iluminada con rayos X de 2 Å de longitud de onda, produce en una pantalla fosforescente máximos con una separación angular de 0,2 rad. Evaluar la separación interatómica en la molécula.
Figura 1
Figura 2
0 5 10 15 20 25 30 35 -2
-1 0 1 2
m
cm
t = 0 s t = 0,15 s
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0
2 4 6 8 10
t=0 s
A
m
cm
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0
2 4 6 8 10
t=0,2 s
A
5 12.Dos fuentes coherentes A y B de ondas de radio están separadas por una distancia de 5.00 m. Cada fuente emite ondas con longitud de onda de 6.00 m. Si un observador se ubica a 50 metros de ambas radios, y se mueve a lo largo de una superficie plana paralela a la línea que une ambas radios, ¿Cuánto deberá caminar para encontrar un mínimo en la señal que está recibiendo?
Complementarios
6. El extremo de una cuerda se ata al extremo de otra. Ambas tienen una longitud de 10 m. Si una cuerda pesa 1 kg y la otra 500 g, y pasa una onda que va de la cuerda más pesada a la más liviana ¿En cuánto varía la velocidad de la onda? Puede suponer que las Tensiones son iguales.
7. Dos cables paralelos uno sobre otro tienen un largo de 50 m y una masa de 0,02 kg/m. Sin embargo la tensión de A es 600 N y la de B 300 N. Se genera un pulso transversal simultáneamente en ambas cuerdas. ¿Cuánto tiempo antes llega un pulso al final respecto del otro?
8. En la figura se muestra el patrón de interferencia producido por una doble rendija. Si la distancia entre las rendijas y la pantalla es de 20 cm y la longitud de onda de la luz utilizada es 650 nm
a) Indique el tamaño de las rendijas.
b) Si ahora se utiliza luz verde (longitud de onda 500 nm), cómo cambia este patrón?, justifique su respuesta
9. Dos ranuras de 0.01 mm de ancho están a una distancia de 0.03 mm (centro a centro). Determine:
a) El espaciamiento entre franjas de interferencia para luz de 550 nm sobre una pantalla a 1 m de distancia.
b) La distancia entre los dos mínimos de difracción a ambos lados del máximo central de la envolvente.
