Física II

La figura muestra la disposición llamada espejo de Lloyd, el cual produce diagramas de interferencia. Las fuentes coherentes de luz son S₁ y su imágen S₂ que se debe a la reflexión en la superficie superior de la placa de vidrio. Por consiguiente los rayos que interfieren son los que provienen directamente de la fuente y los reflejados por el vidrio. ¿Qué concluirías acerca del cambio de fase por reflexión si la franja correspondiente a una diferencia de camino igual a cero es a) brillante, b) oscura? En el experimento real se obtiene el resultado b) ¿Es de esperar este resultado?

Problema de Interferencias.

Una lente plano-convexa de 2 dioptrías cuyo índice de refracción es 1.5, se coloca sobre una lámina de vidrio plana apoyándola por su cara convexa. El conjunto se ilumina por encima de la cara plana con luz de 700 nm. Calcular el radio de la séptima circunferencia que presenta máximo de interferencia, considerando que se hace la observación por refracción. La lente se considera delgada.

Problema de Interferencias.

Un tubo largo está formado por la unión de dos tubos concéntricos de radios casi iguales de modo que la longitud del tubo puede variarse a voluntad. Este tubo contiene aire (masa molecular 28.84 g/mol) a 77^oC. Un diapasón vibra en las proximidades de uno de sus extremos con una frecuencia de 500 ciclos/segundo. Se produce resonancia (el tubo se encuentra recorrido por ondas estacionarias) cuando la longitud del tubo se ajusta a 56.25, 93.75 y 131.25 cm, pero no para longitudes intermedias. a) Deducir con estos datos si el tubo es abierto por los dos lados, o abierto por un solo extremo; b) calcular la velocidad del sonido en aire a 77^oC; c) calcular, a partir del resultado anterior, la razón ϒ de los calores específicos para el aire. d) la longitud de este tubo y de otro abierto por ambos extremos se escogen de modo que sus frecuencias fundamentales son iguales. ¿Qué otras frecuencias tienen en común ambos tubos? e) Sabiendo que la potencia sonora emitida por el tubo inicial es de 4π·10^-3 W; determinar la intensidad y la sonoridad percibidas por un observador situado a 2 m del tubo sonoro. ¿A qué distancia tendrá que situarse el observador para dejar de percibir el sonido? Intensidad umbral para la frecuencia de dicho tubo: I_o=4·10^-12 W/m².

Problema de Interferencias.

Se pule una cara de un bloque grande de vidrio flint ligero para formar en ella una superficie esférica convexa con r=12 cm. Se coloca una pequeña fuente de luz amarilla a la izquierda del vértice a una distancia «a» y se dispone un diafragma para que elimine los rayos no paraxiales. Hallar la distancia imagen, la amplificación o aumento y el carácter de la imagen formada por la superficie cuando «a» es: a) 90 cm; b) 32 cm; c) 20.7 cm; d) 15 cm. Índice de refracción del vidrio: 1.58.

Problema de Óptica geométrica.

Delante de una lente convergente de 5 dioptrías y a 30 cm de ella se encuentra un objeto. A 1 m detrás de la lente hay un espejo esférico que da una imagen virtual a 28.6 cm del mismo. a) Calcular el radio de curvatura del espejo; b) si entre el objeto y la lente convergente se intercala otra lente divergente de 3 dioptrías, determinar la distancia entre las dos lentes para que la imagen final sea real y quede a 10 cm del espejo; c) si el objeto tiene una altura de 10 cm, ¿qué tamaño tendrá la imagen en este segundo supuesto?

Problema de Óptica geométrica.

Se tiene una lente convergente con un índice de refracción 1.5 estando los radios de curvatura de sus caras en la relación de 1 a 2. Colocando un objeto a una distancia S=15 cm de la lente proyecta sobre una pantalla una imagen real con un aumento igual a 2. Si sobre el objeto, entre éste y la lente, se coloca una lámina de vidrio de caras paralelas y espesor e=7.5 cm, para proyectar de nuevo la imagen sobre la pantalla hay que alejar ésta de la lente 20 cm. Se pide: a) potencia de la lente en dioptrías; b) radios de curvatura de sus caras; c) índice de refracción de la lámina de vidrio de caras paralelas

Problema de Óptica geométrica.

En un calorímetro de latón sin pérdidas, de 240 g, que contiene 750 cm³ de agua a 20.6 ^oC se echa una moneda de oro de 100 g a 98 ^oC y la temperatura sube a 21.0 ^oC. Determinar la cantidad de oro y de cobre que integra la moneda. Calor específico del latón: 0.09 cal/g ^oC; calor específico del cobre: 0.0922 cal/g ^oC; calor específico del oro: 0.031 cal/g ^oC; calor específico del agua: 1 cal/g ^oC.

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

¿Existe alguna diferencia entre los patrones de interferencia producidos en una pantalla, situada a una distancia D de las fuentes, en los dos casos siguientes?
a) S₁ y S₂ son fuentes coherente idénticas de luz monocromática λ, separadas una distancia l como indica la figura.
b) S es una fuente de luz idéntica a las anteriores, situada a una distancia l/2 de un espejo plano, como indica la figura.

Cuestion de Interferencias.

La figura representa un cilindro con paredes térmicamente aislantes, con un émbolo central móvil sin rozamiento y también aislado térmicamente. A cada lado del émbolo hay 54 l de un gas perfecto cuyo calor específico a presión constante es c_p=4 cal/molK, a la presión de 1 atm y 0 ^oC. Mediante una resistencia eléctrica se suministra calor al gas del lado izquierdo; esta porción de gas se expande y comprime la de la derecha hasta que su presión resulta ser 7.29 atm. Calcular: a) temperatura final del gas de la izquierda; b) trabajo realizado sobre el gas de la derecha, teniendo en cuenta que este gas por estar totalmente aislado no puede intercambiar calor; c) calor suministrado al gas de la izquierda. Constante de los gases perfectos: R=2 cal/molK; 1 atm=101324.72 N/m².

Problema de Teoría Cinética de los Gases.

Una masa de aire de 1 kg se encuentra inicialmente a una temperatura de 15 ^oC y una presión de 76 cm de Hg. Se le hace describir el siguiente ciclo: 1) compresión adiabática hasta una presión de 30 atm; 2) calentamiento a presión constante suministrando 300 kcal; 3) expansión adiabática hasta llegar al volumen inicial; 4) transformación isócora hasta llegar a las condiciones iniciales. a) Calcular P, V y T al final de cada una de las transformaciones; b) rendimiento del ciclo. Datos: c_p=0.25 cal/g^oC; γ=1.4; 1 atm=101324.72 N/m²; 1 cal=4.18 J; masa de 1 l de aire en condiciones normales: 1.293 g.

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica.