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Solución Cuestiones Óptica
1. ¿Qué diferencias hay entre la miopía y la hipermetropía? ¿Con qué tipo de lentes se corrige cada defecto? ¿Qué es
la presbicia o vista cansada?
La miopía es un defecto del ojo debido a un exceso de convergencia o “curvatura”. Cuando el ojo está en
reposo, el foco imagen no está en la retina, sino entre ella y el cristalino, por lo que no se forma una imagen nítida
del objeto. Se corrige con lentes divergentes.
La hipermetropía también es un defecto del ojo, que es debido a la falta de convergencia o ”curvatura”, por lo
que cuando está en reposo su foco imagen está detrás de la retina, formándose la imagen detrás de ella. Se corrige
con lentes convergentes.
La presbicia es la reducción de la capacidad de acomodación del cristalino debida a la fatiga de los músculos
que modifican su curvatura. Una persona con vista cansada puede ver bien “de lejos” si no tiene ningún otro defecto
ocular, pero tendrá dificultades para ver “de cerca”.
2. Cuando circulas en un coche por una carretera en un día muy caluroso, se ve el final de dicha vía como si estuviera
mojada. ¿Qué es esa “agua” que se ve? ¿Cómo se explica este fenómeno?
El “agua” que se observa es el reflejo del cielo. Debido a la gran temperatura del asfalto de la carretera, el aire
que está en contacto con ella se mantiene muy caliente, y aunque asciende debido a su menor densidad, sobre la
marcha es sustituido por aire en las mismas condiciones. La luz se propaga con mayor velocidad en el aire caliente,
lo que implica que el índice de refracción del aire caliente es menor que el del aire más frío. Un rayo de luz que
provenga de cualquier objeto del horizonte, por ejemplo una nube, se va refractando en las sucesivas capas de aire,
alejándose de la normal, llegando a producirse reflexión total. Para el observador, la imagen obtenida es como un
reflejo en agua.
3. Comenta alguna experiencia que manifieste la propagación rectilínea de la luz
La formación de sombras y penumbras, la formación de imágenes en la cámara oscura, los eclipses,...
4. ¿Qué utilidad se le suele atribuir a una lámina transparente de caras planas y paralelas? ¿y a un prisma óptico?
Un rayo de luz que atraviese una lámina transparente como la citada, experimenta un desplazamiento, de forma
que a la salida de ella mantiene una dirección paralela a la incidente. Un prisma óptico es capaz de cambiar la
dirección de los rayos de luz que inciden sobre él. Incluso, en el caso de los prismas de reflexión total, y
aprovechando dicho fenómeno, se puede conseguir el cambio de sentido de los rayos incidentes, manteniendo una
dirección paralela a la incidente.
5. ¿Qué es un dioptrio esférico? ¿De cuántos dioptrios está formada una lupa? Diferencias entre lentes convergentes y
divergentes.
Está formado por dos medios transparentes de diferentes índices de refracción, separados por una superficie
esférica. Una lupa está formada por la sucesión de dos dioptrios esféricos, y se trata de una lente biconvexa. Las
lentes convergentes son más gruesas en el centro que en los bordes, y hacen converger los rayos que inciden sobre
ellas, mientras que las divergentes son más gruesas en los bordes que en el centro, y hacen que los rayos
incidentes sean dispersados. Otra diferencia es que la focal imagen de las lentes convergentes es positiva y por
tanto su potencia también lo es, mientras que la de las lentes divergentes es negativa, igual que su potencia.
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6. Un rayo de luz en agua incide sobre la superficie de separación agua-aceite con un determinado ángulo. Calcula en
qué condiciones dicho rayo no saldrá al aire.
Para que no salga el rayo, debe producirse reflexión total
en la superficie aceite-aire
n=1

naceite
naceite sen  = naire sen 90º

ó lo que es lo mismo
naceite sen  = 1, y por tanto b = arc sen
1
nagua
n aceite


Supongamos que el ángulo  es el límite antes de que se produzca reflexión total en la superficie aceite-agua.
En este caso, podríamos calcularlo sabiendo que el ángulo  es el mismo con el que se refracta el rayo en la
superficie agua-aceite. Por tanto,
nagua sen  = naceite sen 

pero como
tenemos que
naceite sen  = 1
nagua sen = 1,  = arc sen
1
n agua
y por tanto, se producirá reflexión total en la superficie aceite-aire, o lo que es lo mismo, no saldrán los rayos cuando
se verifique que
1
 > arc sen
n agua
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