Serie de problemas Ernesto Ladrón de Guevara
Óptica geométrica y física 14/11/13
1. Un rayo de luz pasa del agua (índice de refracción n = 4/3) al aire (n = 1). Calcula:
a) El ángulo de incidencia si los rayos reflejado y refractado son perpendiculares entre sí.
b) El ángulo crítico.
c) ¿Hay ángulo crítico si la luz incide del aire al agua?
2. Un objeto de 1.5 cm de altura está situado a 45 cm de un espejo esférico convexo de radio 20 cm. Determina la posición, tamaño y naturaleza de la imagen:
a) Gráficamente.
b) Analíticamente.
c) ¿Se pueden obtener imágenes reales con un espejo convexo?
3. Un objeto de 3 cm está situado a 8 cm de un espejo esférico cóncavo y produce una imagen a
10 cm a la derecha del espejo:
a) Calcula la distancia focal.
b) Dibuja los rayos y obtén el tamaño de la imagen.
c) ¿En qué posición del eje hay que colocar el objeto para que no se forme imagen?
4. Un objeto de 3 cm se sitúa a 20 cm de una lente cuya distancia focal es 10 cm:
a) Dibuja los rayos si la lente es convergente.
b) Dibuja los rayos si la lente es divergente.
c) En ambos casos calcula la posición y el tamaño de la imagen.
5. Una cámara fotográfica tiene una lente de focal f = 50 cm; trabajando con un nº de
abertura 2 (el nº de abertura se define como el cociente entre la focal y el diámetro de la
abertura), que se expresa como f/2, forma una imagen de un objeto que está a 9,0 m de
distancia.
a) Si la resolución está limitada por la difracción, ¿cuál es la mínima distancia entre
dos puntos del objeto que apenas se pueden resolver?
b) ¿De qué manera cambia la situación si se baja la cámara a trabajar con un nº de
abertura de f/16? Suponga en ambos casos que λ = 500 nm
6. La información en los CD, CD-ROM está localizada en muescas pequeñas
producidas en un soporte de plástico por un láser. Estas muescas son leídas por otro láser. Por regla general los láseres que se emplean en la lectura de la
información tiene una longitud de onda en el infrarrojo de λ = 800 nm. Si usan una lente
convergente para enfocar tal que f /D = 0.8 (donde f es la distancia focal de la lente y D es el diámetro), determine el tamaño mínimo que debe tener la muesca para lograr una
lectura correcta de la información.
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