ÓPTICA

Física P.A.U.
ÓPTICA
1
ÓPTICA
◊
PROBLEMAS
●
DIOPTRIO PLANO
1.
Un raio de luz de frecuencia 5×1014 Hz incide, cun ángulo de incidencia de 30°, sobre unha lámina de vidro de caras plano-paralelas de espesor 10 cm. Sabendo que o índice de refracción do
vidro é 1,50 e o do aire 1,00:
a) Enuncia as leis da refracción e debuxa a marcha dos raios no aire e no interior da lámina de
vidro.
b) Calcula a lonxitude de onda da luz no aire e no vidro, e a lonxitude percorrida polo raio no interior da lámina.
c) Calcula o ángulo que forma o raio de luz coa normal cando emerxe de novo ao aire.
Dato: c = 3,00×108 m/s
(P.A.U. Set. 14)
Rta.: b) λaire = 6,00×10-7 m; λvidro = 4,00×10-7 m; L = 10,6 cm; c) αr 2 = 30,0º
2.
Un raio de luz pasa do auga (índice de refracción n = 4 / 3) ao aire (n = 1). Calcula:
a) O ángulo de incidencia se os raios reflectido e refractado son perpendiculares entre si.
b) O ángulo límite.
c) Hai ángulo límite se a luz incide do aire á auga?
(P.A.U. Xuño 13)
Rta.: a) θi = 36,9º; b) λ = 48,6º
3.
O ángulo límite vidro-auga é de 60º (na = 1,33). Un raio de luz que se propaga no vidro incide sobre a superficie de separación cun ángulo de 45º refractándose dentro da auga. Calcula:
a) O índice de refracción do vidro.
b) O ángulo de refracción na auga.
(P.A.U. Set. 03)
Rta.: a) nv = 1,54; b) θr = 55º
4.
B
Sobre un prisma equilátero de ángulo 60° (ver figura), incide un raio luminoso
monocromático que forma un ángulo de 50° coa normal á cara AB. Sabendo que
no interior do prisma o raio é paralelo á base AC:
a) Calcula o índice de refracción do prisma.
b) Determina o ángulo de desviación do raio ao saír do prisma, debuxando a tra- A
C
xectoria que segue o raio.
c) Explica se a frecuencia e a lonxitude de onda correspondentes ao raio luminoso son distintas, ou non, dentro e fóra do prisma.
Dato: naire = 1
(P.A.U. Set. 11)
Rta.: a) np = 1,5; b) αr 2 = 50º
●
ESPELLOS
1.
Un espello cóncavo ten 50 cm de radio. Un obxecto de 5 cm colócase a 20 cm do espello:
a) Debuxa a marcha dos raios.
b) Calcula a posición, tamaño e natureza da imaxe.
c) Debuxa unha situación na que non se forma imaxe do obxecto.
(P.A.U. Xuño 14)
Rta.: b) b) s' = 1,00 m; y' = 25 cm; V, ↑, >
2.
Un obxecto de 1,5 cm de altura está situado a 15 cm dun espello esférico convexo de raio 20 cm,
determina a posición, tamaño e natureza da imaxe:
a) Graficamente.
b) Analiticamente.
c) Pódense obter imaxes reais cun espello convexo?
(P.A.U. Set. 09)
Física P.A.U.
ÓPTICA
2
Rta.: b) s' = +6,0 cm; y' = 6,0 mm
3.
Un obxecto de 5 cm de altura, está situado a unha distancia x do vértice dun espello esférico
cóncavo, de 1 m de radio de curvatura. Calcula a posición e tamaño da imaxe:
a) Si x = 75 cm
b) Si x = 25 cm
Nos dous casos debuxa a marcha dos raios.
(P.A.U. Set. 04)
Rta.: a) s' = -1,5 m; y' = -10 cm; b) s' = 0,5 m; y' = 10 cm.
4.
Un espello esférico cóncavo ten un radio de curvatura de 0,5 m. Determina analítica e graficamente a posición e o aumento da imaxe dun obxecto de 5 cm de altura situado en dúas posicións diferentes:
a) A 1 m do espello.
b) A 0,30 m do espello.
(P.A.U. Set. 05)
Rta.: a) s' = -0,33 m; AL = -0,33; b) s' = -1,5 m; AL = -5.
5.
Dado un espello esférico de 50 cm de radio e un obxecto de 5 cm de altura situados obre o eixe
óptico a unha distancia de 30 cm do espello, calcula analítica e graficamente a posición e tamaño da imaxe:
a) Se o espello é cóncavo.
b) Se o espello é convexo.
(P.A.U. Xuño 06)
Rta.: a) s' = -150 cm; y' = -25 cm; b) s' = 14 cm; y' = 2,3 cm
6.
Un obxecto de 3 cm está situado a 8 cm dun espello esférico cóncavo e produce unha imaxe a
10 cm á dereita do espello:
a) Calcula a distancia focal.
b) Debuxa a marcha dos raios e obtén o tamaño da imaxe.
c) En que posición do eixo hai que colocar o obxecto para que non se forme imaxe?
(P.A.U. Xuño 08)
Rta.: a) f = –0,40 m; b) y' = 3,8 cm
7.
Un espello esférico forma unha imaxe virtual, dereita e de tamaño dobre co obxecto cando este
está situado verticalmente sobre o eixe óptico e a 10 cm do espello. Calcula:
a) A posición da imaxe.
b) O radio de curvatura do espello.
Debuxa a marcha dos raios.
(P.A.U. Xuño 02)
Rta.: a) s' = +0,20 m; b) R = –40 cm
●
LENTES
1.
Un obxecto de 3 cm de altura sitúase a 75 cm e verticalmente sobre o eixe dunha lente delgada
converxente de 25 cm de distancia focal. Calcula:
a) A posición da imaxe.
b) O tamaño da imaxe.
Fai un debuxo do problema.
(P.A.U. Xuño 03)
Rta.: a) s' = 38 cm; b) y' = -1,5 cm
2.
Un obxecto de 1,5 cm de altura sitúase a 15 cm dunha lente diverxente que ten unha focal de
10 cm; determina a posición, tamaño e natureza da imaxe:
a) Graficamente.
b) Analiticamente.
c) ¿Pódense obter imaxes reais cunha lente diverxente?
(P.A.U. Set. 09)
Rta.: b) s' = -6,0 cm; y' = 6,0 mm
3.
Un obxecto de 3 cm de altura sitúase a 75 cm dunha lente delgada converxente e produce unha
imaxe a 37,5 cm á dereita da lente:
a) Calcula a distancia focal.
b) Debuxa a marcha dos raios e obtén o tamaño da imaxe.
Física P.A.U.
ÓPTICA
3
c) En que posición do eixo hai que colocar o obxecto para que non se forme imaxe?
(P.A.U. Xuño 08)
Rta.: a) f = 0,25 m; b) y' = -1,5 cm
4.
Unha lente converxente proxecta sobre unha pantalla a imaxe dun obxecto. O aumento é de 10 e
a distancia do obxecto á pantalla é de 2,7 m.
a) Determina as posicións da imaxe e do obxecto.
b) Debuxa a marcha dos raios.
c) Calcula a potencia da lente.
(P.A.U. Set. 12)
Rta.: a) s = -0,245 m; s' = 2,45 m; c) P = 4,48 dioptrías
5.
Un obxecto de 3 cm de altura colócase a 20 cm dunha lente delgada de 15 cm de focal. Calcula
analítica e graficamente a posición e tamaño da imaxe:
a) Se a lente é converxente.
b) Se a lente é diverxente.
(P.A.U. Set. 06)
Rta.: a) s' = 0,60 m; y' = -9,0 cm; b) s' = -0,086 m; y' = 1,3 cm
6.
Un obxecto de 3 cm sitúase a 20 cm dunha lente cuxa distancia focal é 10 cm:
a) Debuxa a marcha dos raios si a lente é converxente.
b) Debuxa a marcha dos raios si a lente é diverxente.
c) En ambos os dous casos calcula a posición e o tamaño da imaxe.
(P.A.U. Xuño 12)
Rta.: c) (c) s' = 0,20 m; y' = -3,0 cm; (d) s' = -0,067 m; y' = 1,0 cm
7.
Quérese formar unha imaxe real e de dobre tamaño dun obxecto de 1,5 cm de altura. Determina:
a) A posición do obxecto se se usa un espello cóncavo de R = 15 cm.
b) A posición do obxecto se se usa unha lente converxente coa mesma focal que o espello.
c) Debuxa a marcha dos raios para os dous apartados anteriores.
(P.A.U. Xuño 11)
Rta.: a) se = -11 cm; b) sl = -11 cm
◊
CUESTIÓNS
●
DIOPTRIO PLANO.
1.
Cando un raio de luz monocromática pasa dende o aire á auga (nauga = 4/3), prodúcese un cambio:
A) Na frecuencia.
B) Na lonxitude de onda.
C) Na enerxía.
(P.A.U. Set. 10)
2.
Cando a luz incide na superficie de separación de dous medios cun ángulo igual ao ángulo límite iso significa que:
A) O ángulo de incidencia e o de refracción son complementarios.
B) Non se observa ralo refractado.
C) O ángulo de incidencia é maior que o de refracción.
(P.A.U. Set. 05)
3.
Cando se observa o leito dun río en dirección case perpendicular, a profundidade real con relación á aparente é:
A) Maior.
B) Menor.
C) A mesma.
Dato nauga > naire
(P.A.U. Xuño 97, Set. 03)
Física P.A.U.
ÓPTICA
4
4.
Un raio luminoso que viaxa por un medio do que o índice de refracción é n1, incide con certo ángulo sobre a superficie de separación dun segundo medio de índice n2 (n1 > n2). Respecto do ángulo de incidencia, o de refracción será:
a) Igual.
b) Maior.
c) Menor.
(P.A.U. Set. 02)
5.
Un raio de luz incide desde o aire (n = 1) sobre unha lámina de vidro de índice de refracción
n = 1,5. O ángulo límite para a reflexión total deste raio é:
A) 41,8º
B) 90º
C) Non existe.
(P.A.U. Set. 08)
6.
O ángulo límite na refracción auga/aire é de 48,61º. Si se posúe outro medio no que a velocidade
da luz sexa vmedio = 0,878 vauga, o novo ángulo límite (medio/aire) será:
A) Maior.
B) Menor.
C) Non se modifica.
(P.A.U. Xuño 04)
7.
Se o índice de refracción do diamante é 2,52 e o do vidro 1,27.
A) A luz propágase con maior velocidade no diamante.
B) O ángulo limite entre o diamante e o aire é menor que entre o vidro e o aire.
C) Cando a luz pasa do diamante ao vidro o ángulo de incidencia é maior que o ángulo de refracción.
(P.A.U. Xuño 05)
8.
Cando un raio de luz incide nun medio de menor índice de refracción, o raio refractado:
A) Varía a súa frecuencia.
B) Achégase á normal.
C) Pode non existir raio refractado.
(P.A.U. Set. 07)
9.
No fondo dunha piscina hai un foco de luz. Observando a superficie da auga veríase luz:
A) En toda a piscina.
B) Só no punto enriba do foco.
C) Nun círculo de raio R arredor do punto enriba do foco.
(P.A.U. Set. 10)
●
ESPELLOS.
1.
Nun espello esférico convexo a imaxe que se forma dun obxecto, é:
A) Real invertida e de maior tamaño có obxecto.
B) Virtual dereita e de menor tamaño có obxecto.
C) Virtual dereita e de maior tamaño có obxecto.
(P.A.U. Set. 02)
2.
A imaxe formada nos espellos é:
A) Real se o espello é convexo.
B) Virtual se o espello é cóncavo e a distancia obxecto é menor que a focal.
C) Real se o espello é plano.
(P.A.U. Set. 06)
3.
Si con un espello se quere obter unha imaxe maior co obxecto, haberá que empregar un espello:
A) Plano.
B) Cóncavo.
C) Convexo.
(P.A.U. Set. 08)
Física P.A.U.
ÓPTICA
5
4.
Se un espello forma unha imaxe real investida e de maior tamaño que o obxecto, trátase dun espello:
A) Cóncavo e o obxecto está situado entre o foco e o centro da curvatura.
B) Cóncavo e o obxecto está situado entre o foco e o espello.
C) Convexo co obxecto en calquera posición.
(P.A.U. Xuño 12)
5.
Para obter unha imaxe na mesma posición en que está colocado o obxecto, que tipo de espello e
en que lugar ha de colocarse o obxecto?:
A) Cóncavo e obxecto situado no centro de curvatura.
B) Convexo e obxecto situado no centro de curvatura.
C) Cóncavo e obxecto situado no foco.
(P.A.U. Set. 11)
6.
Se se desexa obter unha imaxe virtual, dereita e menor que o obxecto, úsase:
A) Un espello convexo.
B) Una lente converxente.
C) Un espello cóncavo.
(P.A.U. Xuño 13)
7.
Un espello cóncavo ten 80 cm de radio de curvatura. A distancia do obxecto ao espello para que
a súa imaxe sexa dereita e 4 veces maior é:
A) 50 cm.
B) 30 cm.
C) 60 cm.
(P.A.U. Set. 13)
8.
Dous espellos planos están colocados perpendicularmente entre si. Un raio de luz que se despraza nun terceiro plano perpendicular ós dous, reflíctese sucesivamente nos dous espellos. O
raio reflectido no segundo espello, con respecto ao raio orixinal:
A) É perpendicular.
B) É paralelo.
C) Depende do ángulo de incidencia.
(P.A.U. Set. 04)
●
LENTES.
1.
Nunha lente converxente, os raios que saen do foco obxecto:
A) Converxen no foco imaxe.
B) Emerxen paralelos.
C) Non se desvían.
(P.A.U. Set. 98)
2.
Nas lentes diverxentes a imaxe sempre é:
A) Dereita, maior e real.
B) Dereita, menor e virtual.
C) Dereita, menor e real.
(P.A.U. Xuño 03, Xuño 06)
3.
Ao atravesar unha lente delgada, un raio paralelo ao eixe óptico:
A) Non se desvía.
B) Desvíase sempre.
C) Desvíase ou non, dependendo do tipo de lente.
(P.A.U. Set. 98)
4.
Se se desexa formar unha imaxe virtual, dereita e de menor tamaño que o obxecto, débese utilizar:
A) Un espello cóncavo.
B) Unha lente converxente.
C) Unha lente diverxente.
(P.A.U. Xuño 07)
Física P.A.U.
ÓPTICA
6
5.
Si con un instrumento óptico se forma unha imaxe virtual, dereita e de maior tamaño que o obxecto, trátase de:
A) Unha lente diverxente.
B) Un espello convexo.
C) Unha lente converxente.
(P.A.U. Xuño 10, Xuño 09)
●
ONDAS LUMINOSAS
1.
Tres cores da luz visible, o azul o amarelo e o vermello, coinciden en que:
A) Posúen a mesma enerxía.
B) Posúen a mesma lonxitude de onda.
C) Propáganse no baleiro coa mesma velocidade.
(P.A.U. Xuño 04)
2.
A luz visible abarca un rango de frecuencias que van desde (aproximadamente) 4,3×10 14 Hz (vermello) ate 7,5×1014 Hz (ultravioleta). Cal das seguintes afirmacións é correcta?
A) A luz vermella ten menor lonxitude de onda que a ultravioleta.
B) A ultravioleta é a mais enerxética do espectro visible.
C) Ambas aumentan a lonxitude de onda nun medio con maior índice de refracción co aire.
(P.A.U. Xuño 10)
3.
Nunha onda de luz:
A) Os campos eléctrico E e magnético B vibran en planos paralelos.
B) Os campos E e B vibran en planos perpendiculares entre si.
C) A dirección de propagación é a de vibración do campo eléctrico. (Debuxa a onda de luz).
(P.A.U. Xuño 14)
◊
LABORATORIO
1.
Fai un esquema da práctica de óptica, situando o obxecto, a lente e a imaxe debuxando a marcha dos raios.
(P.A.U. Xuño 97)
2.
Na práctica de óptica, púidose e como determinar a distancia focal da lente?
(P.A.U. Xuño 14, Set. 98)
3.
Disponse dunha lente delgada converxente. Describe brevemente un procedemento para coñecer o valor da súa distancia focal.
(P.A.U. Set. 06)
4.
Se nunha lente converxente un obxecto situado no eixe óptico e a 20 cm non forma imaxe, cal é
a potencia e a distancia focal da lente? Debuxa a marcha dos raios. Como sería a imaxe se s = 10
cm?
(P.A.U. Set. 99)
5.
No laboratorio traballas con lentes converxentes e recolles nunha pantalla as imaxes dun obxecto. Explica o que sucede, axudándoche do diagrama de raios, cando sitúas o obxecto a unha
distancia da lente inferior á súa distancia focal.
(P.A.U. Set. 14)
6.
Que clase de imaxes se forman nunha lente converxente se o obxecto se encontra a unha distancia inferior á focal? E se se encontra na focal? Debuxa a marcha dos raios.
(P.A.U. Xuño 00)
7.
Nunha lente converxente, un obxecto atópase a unha distancia s maior que o dobre da focal (2f).
Fai un esquema da marcha dos raios e explica que clase de imaxe se forma (real ou virtual, dereita ou invertida) e que ocorre co aumento.
(P.A.U. Xuño 00 e Set. 03)
Física P.A.U.
ÓPTICA
7
8.
Cunha lente converxente deséxase formar unha imaxe virtual, dereita e aumentada. Onde debe
colocarse o obxecto? Fai un esquema da práctica.
(P.A.U. Set. 00)
9.
Na práctica da lente converxente debuxa a marcha dos raios e a imaxe formada dun obxecto
cando:
a) Se sitúa no foco.
b) Se sitúa entre o foco e o centro óptico.
(P.A.U. Xuño 10, Xuño 02)
10. Nunha lente converxente, se coloca un obxecto entre o foco e a lente, como é la imaxe? (Debuxa
a marcha dos raios)
(P.A.U. Set. 02)
11. Na práctica da lente converxente explica si hai algunha posición do obxecto para a que a imaxe
sexa virtual e dereita, e outra para a que a imaxe sexa real e invertida e do mesmo tamaño co obxecto.
(P.A.U. Xuño 04)
12. Disponse dun proxector cunha lente delgada converxente, e deséxase proxectar unha transparencia de xeito que a imaxe sexa real e invertida e maior que o obxecto. Explica como facelo.
(Fai un debuxo amosando a traxectoria dos raios)
(P.A.U. Xuño 05)
13. Na práctica da lente converxente, fai un esquema da montaxe experimental seguida no laboratorio, explicando brevemente a misión de cada un dos elementos empregados.
(P.A.U. Set. 05)
14. Cun banco óptico de lonxitude l, obsérvase que a imaxe producida por unha lente converxente é
sempre virtual. Como se pode interpretar isto?
(P.A.U. Set. 10, Xuño 07)
15. Fai un esquema da práctica de óptica, situando o obxecto, a lente e a imaxe, e debuxando a marcha dos raios para obter unha imaxe dereita e de maior tamaño que o obxecto.
(P.A.U. Set. 07)
16. Debuxa a marcha dos raios nunha lente converxente, cando a imaxe producida é virtual.
(P.A.U. Set. 08)
17.
Se na práctica de óptica xeométrica a lente converxente ten unha distancia focal imaxe de
+10 cm, a que distancias da lente podes situar o obxecto para obter imaxes sobre a pantalla, e
cúmprese que |s| + |s'| = 80 cm? Debuxa a marcha dos raios.
(P.A.U. Set. 13)
Cuestións e problemas das Probas de Acceso á Universidade (P.A.U.) en Galicia.
Respostas e composición de Alfonso J. Barbadillo Marán, alfbar@bigfoot.com