FÍSICA II - 2004 Segunda parte

FÍSICA II - 2004
Segunda parte
TRABAJO PRÁCTICO Nº 2. Óptica geométrica. Espejos esféricos. Dióptricos
esféricos. Lentes delgadas. Aumentos laterales, axiales y angulares.
Instrumentos ópticos simples: lupa, microscopio.
Problema 1. Espejos esféricos. Calcule la posición, el tamaño y la orientación de
la imagen que forma un espejo cóncavo de un objeto cúbico de 1 cm de lado que
se encuentra colocado a 20 cm del vértice del espejo cuya distancia focal es 40
cm. Resolver analítica y gráficamente. Repetir para un objeto que se encuentra a
60 cm del vértice.
Una varilla de vidrio muy larga tiene un
extremo terminado en una superficie hemisférica convexa de 5 cm de radio.
Su índice de refracci6n es n = 1.5.
(a) Un objeto de 1 cm de alto está en el aire y situado sobre el eje a una
distancia de 20 cm de la superficie. Hallar la imagen mirando desde el vidrio,
establecer si es real o virtual y calcular su tamaño.
(b) Repetir para un objeto muy lejos de la superficie. Dibujar un diagrama de
rayos para este caso.
(c) Repetir el punto (a) para el caso en que la varilla este sumergida en agua.
Problema 2. Dióptricos esféricos.
Problema 3. Combinaciones de Dióptricos y espejos. Un espejo plano esta
suspendido verticalmente en el centro de un frasco esférico de 10 cm de radio
lleno de agua. Un observador, a 70 cm del espejo, mira hacia el frasco.
a) ¿Dónde se encuentra la imagen del ojo?
b) ¿Que tamaño relativo tiene?
Problema 4. lentes delgadas. Se coloca un objeto de 1 cm de alto a 10 cm a la
izquierda de una lente delgada divergente de 50 cm de distancia focal. Dibujar un
diagrama de rayos cuidadoso para hallar la posición y tamaño de la imagen y
comprobar el resultado utilizando la ecuación de la lente delgada.
Problema Nº 5. En un cuarto oscuro se tiene una vela encendida a 1,5 m de una
de las paredes y se coloca una lente de manera que se forme la imagen de la
vela sobre la pared. Si la lente se mueve 90 cm hacia la pared también se enfoca
la imagen de la vela.
a)
haga una marcha de rayos aproximada para los dos casos y caracterice las
dos imágenes (derechas, invertidas, menores, mayores, etc)..
b)
Calcule la distancia focal de la lente utilizada y las dos distancias entre la
vela y la lente para que la imagen esté enfocada en la pared.
Nota: la distancia entre la vela y la pared no se modifica nunca.
Problema 6. Lupa. Un filatelista examina una estampilla usando como lupa una
lente biconvexa de10 cm de distancia focal.
a) Se ajusta la distancia lente-objeto de modo que la imagen virtual se forme
en el punto cercano normal (a 25 cm del ojo). Calcular el aumento.
b) Repetir en el caso en que la imagen se forme en el infinito (los rayos entran
paralelos al ojo).
Problema 7. Microscopio compuesto. La distancia focal del objetivo y del ocular de
un microscopio son 3 mm y 2.0 cm respectivamente.
c)
¿A qué distancia del ocular ha de estar la imagen formada por el objetivo
para que veamos una imagen virtual a 25cm del ocular?
d)
Si las lentes están separadas 20 cm, ¿qué distancia separa el objetivo del
objeto que está sobre la platina de observación?
e)
¿Cual sería la potencia de una única lente que produjera el mismo
aumento?
Problema 8. Defectos visuales. Los ojos de una persona enfocan rayos paralelos a
una distancia de 2.8 cm de la córnea.
a)
Indique de que afección se trata.
b)
¿Qué tipo de lente se necesita para corregir el defecto y cual es la potencia
en dioptrías necesaria?
c)
Repetir a) y b) para el caso en que la imagen se forma a 2,2 cm de la
cornea.
Recuerde que en el ojo tipo la imagen se debe formar a 2,5 cm de la córnea.
Problemas adicionales
1.- Una lente proyecta la imagen de un objeto real sobre una pantalla colocada a
12 cm de la lente. Cuando la lente se aleja 3 cm del objeto, la pantalla se debe
acercar 2 cm al objeto para mantener la imagen enfocada.
a) Haga una marcha de rayos aproximada para los dos casos e indique
claramente las distancias involucradas.
b) Calcule la distancia focal de la lente utilizada y los aumento laterales de las
dos imágenes.
2.- Un rectángulo de 1 x 2 cm se coloca de manera que su borde derecho esté a
40 cm del vértice de un espejo esférico cóncavo de 20 cm de radio de curvatura.
a) Dibuje la marcha de rayos para estimar la forma de la imagen. b) Calcule los
aumentos transversales y axiales.
1 cm
C
2
20
20
3.- Un aficionado a los autos antiguos pule la "taza" de una rueda hasta que sea
un buen espejo esférico de ambos lados. Cuando mira desde un lado de la taza
ve la imagen de su cara a 30 cm detrás de ésta y cuando la da vuelta vuelve a
ver su imagen pero a 10 cm por detrás de la taza. Represente la marcha de los
rayos en cada caso. a) ¿Cuál el radio de curvatura de la esfera? b) ¿A que
distancia está la cara de la taza?
4.- Un objeto está a 10 cm de la cara curva de un hemisferio de vidrio. El radio de
la pieza es 6 cm y el índice de refracción es 1,56. a) determinar el punto en que
se forma la imagen final si se mira a través de la pieza. b) calcule el aumento
lateral. c) Explique que es el aumento axial y calcúlelo. Dibuje el aspecto de la
imagen para el objeto de la figura.
5.- Dos lentes convergentes se utilizan como indica la figura para formar una
imagen final entre las lentes. a) ¿a que distancia p a la izquierda de la lente de 10
cm de focal debe estar el objeto? b) calcule el aumento lateral. c) ¿ la imagen
final está derecha o invertida?