Física II

Un sistema óptico está formado por dos lentes, L₁, biconvexa, de radios iguales, y distancia focal 20 cm, y L₂, situada a su derecha, sobre el mismo eje, y a una distancia de 42 cm. Un objeto se encuentra 30 cm a la izquierda de L₁. a) Determinar la distancia focal de L₂ si la imagen final tiene el mismo tamaño que el objeto y es invertida respecto de él. b) A continuación se elimina la lente L₂, y se yuxtapone a L₁ otra lente L₃ (el objeto se mantiene a 30 cm de las lentes). Calcula la distancia focal de esta nueva lente L₃ si la imagen final dada por el sistema es invertida y mide el 80% del objeto. c) La lente L₃ es cóncavo-convexa con índice de refracción 1.5 y sus radios están en relación 1 a 2. ¿Cuál es el valor de dichos radios?

Problema de Óptica geométrica. Aparece en la convocatoria de SEP2003.

Dos alambres, uno de cobre y otro de acero del mismo radio, se unen formando un alambre más largo.
a) Encontrar T y R en el punto de unión para ondas que se propagan en el alambre del cobre al acero y del acero al cobre (sea 1 mm el radio común). b) Suponiendo que la frecuencia de la onda incidente es de 10 Hz, que su amplitud es 2 cm y que la tensión es 50 N, escribir las ecuaciones de la onda incidente, reflejada y transmitida. Densidad del cobre ρ_Cu =8890 kg/m³ ; Densidad del acero ρ_A =7800 kg/m ³.

Problema de Reflexión y Refracción de Ondas.

Determine la resultante de las dos ondas:

y₁=6sen(100πt)

Problema de Interferencias.

Una lente convergente, cuya distancia focal es f=10 cm, fue cortada al medio y las mitades fueron desplazadas una distancia d=0.5 mm (lente doble). Calcular el número de franjas de interferencia en la pantalla, situada detrás de la lente a una distancia de 60 cm, si delante de la lente existe una fuente puntual de luz monocromática (λ=500 nm) alejada de ella 15 cm.

Problema de Interferencias.

Por reflexión normal en un obstáculo indeformable de una onda plana armónica y progresiva se producen ondas estacionarias que, prescindiendo de la absorción, vienen dadas por la ecuación:

estando x e y en cm y t en s. Determinar: a) las ondas incidente y reflejada; b) posición y distancia entre nodos; c) posición y distancia entre vientres (antinodos); d) velocidad de una partícula en la posición x=1.5 cm en el instante t=1 s.

Problema de Interferencias.

a) ¿A qué distancia deben estar entre sí dos objetos en la Luna para que puedan ser resueltos por el ojo sin la ayuda de ningún instrumento? Considerar que el diámetro de la pupila del ojo es de 5 mm, la longitud de onda de la luz es 600 nm y la distancia a la Luna es de 380000 km. b) ¿A qué distancia deben estar los objetos en la Luna para que puedan ser resueltos mediante un telescopio que tiene un espejo de 5 m de diámetro?

Problema de Difracción.

Si el humor acuoso del ojo tiene un índice de refracción de 1.34 y la distancia del vértice de la córnea a la retina es de 2.2 cm, ¿cuál es el radio de curvatura de la córnea para el cual los objetos distantes se enfocarán sobre la retina? Supóngase que la refracción se realiza en el humor acuoso.

Problema de Óptica geométrica.

Para la construcción de una lente doble del objetivo de una cámara fotográfica, un constructor utilizó una lente divergente con distancia focal f₁=5 cm, colocándola a una distancia l=45 cm de la película. ¿Dónde es preciso colocar la lente convergente con distancia focal f₂=8 cm para que en la película resulte una imagen nítida de objetos distantes?

Problema de Óptica geométrica.

Se dispone de dos lentes delgadas alineadas en un eje óptico y distantes entre sí 40 cm, la primera de ellas está formada por la yuxtaposición de una biconvexa, de radios iguales (r=30 cm) e índice de refracción 1.5 y otra cóncavo-convexa de radios 30 cm y 20 cm respectivamente e índice de refracción 1.4. La segunda lente es una lente convergente de focal 10 cm. Calcular: a) la focal de la primera lente. b) la posición, carácter y tamaño de la imagen de un objeto, inclinado 30^o respecto al eje óptico, de 2.31 cm de longitud y cuya base está situada a 90 cm a la izquierda de la primera lente.
Segunda parte: Considérese un sistema óptico centrado formado por dos lentes delgadas separadas una distancia d=9 cm. Un punto O situado a 26 cm a la izquierda del plano principal objeto del sistema óptico compuesto equivalente (S.O.C.) tiene su imagen O´ situada a 16.25 cm a la derecha del plano principal imagen del S.O.C. Se sabe también que la imagen de la primera lente dada por el sistema está situada a 15 cm a la izquierda del plano principal imagen del S.O.C. Calcular: c) las focales f₁ y f₂ de las lentes y dibújense las posiciones de los planos principales del sistema respecto a las lentes.
(NOTA: distancia focal imagen del S.O.C. ; distancias de las lentes a los planos principales: )

Problema de Óptica geométrica.

600 g de perdigones de plomo se calientan a 100 ^oC y se colocan en un bote de aluminio de 200 g de masa que contiene 500 g de agua inicialmente a 17.3 ^oC. El calor específico del aluminio del bote es 0.900 kJ/kgK. La temperatura final del sistema es de 20.0 ^oC. ¿Cuál es el calor específico del plomo? Calor específico del agua: 4.18 kJ/kgK.

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.