Test sobre Óptica geométrica

Pregunta 1: En espejos esféricos, la distancia focal (f) es la mitad del radio de curvatura (R).

A. Sí

B. No

Explicación: La sección 'Espejos Esféricos' de los materiales de estudio establece explícitamente que 'Para espejos esféricos, f = R/2', lo que significa que la distancia focal es la mitad del radio de curvatura.

Pregunta 2: Según los materiales de estudio, ¿cuál es la condición y la expresión correcta para calcular el ángulo crítico (θ_c) cuando la luz viaja de un medio con índice de refracción n₁ a un medio con índice de refracción n₂?

A. La luz debe pasar de un medio menos denso a uno más denso (n₁ < n₂), y θ_c = arcsin(n₁/n₂).

B. La luz debe pasar de un medio más denso a uno menos denso (n₁ > n₂), y θ_c = arcsin(n₂/n₁).

C. La luz puede pasar en cualquier dirección, y θ_c = arctan(n₂/n₁).

D. La luz debe pasar de un medio más denso a uno menos denso (n₁ > n₂), y θ_c = arcsin(n₁/n₂).

Explicación: Los materiales de estudio indican que la reflexión interna total ocurre cuando la luz viaja de un medio más denso a uno menos denso (n₁ > n₂). El ángulo crítico (θ_c) es el ángulo de incidencia para el cual el ángulo de refracción es de 90°. Aplicando la Ley de Snell (n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂), con θ₁ = θ_c y θ₂ = 90°, obtenemos n₁·sin θ_c = n₂·sin(90°). Dado que sin(90°) = 1, la ecuación se simplifica a n₁·sin θ_c = n₂, lo que lleva a sin θ_c = n₂/n₁ y, por lo tanto, θ_c = arcsin(n₂/n₁).

Pregunta 3: Un rayo de luz que incide paralelamente al eje óptico en una lente convergente se refracta pasando por el foco objeto (F).

A. Sí

B. No

Explicación: Según el trazado de rayos para lentes delgadas, un rayo paralelo al eje óptico en una lente convergente se refracta pasando por el foco imagen (F'), no por el foco objeto (F).

Pregunta 4: Una lente convergente tiene una distancia focal de +20,0 cm. Si se coloca un objeto a 30,0 cm de la lente, ¿cuál será la distancia de la imagen (dᵢ) formada por la lente?

A. dᵢ = +12,0 cm

B. dᵢ = +60,0 cm

C. dᵢ = -12,0 cm

D. dᵢ = -60,0 cm

Explicación: Para calcular la distancia de la imagen (dᵢ), utilizamos la ecuación de las lentes delgadas: 1/f = 1/dₒ + 1/dᵢ. Dado que f = +20,0 cm y dₒ = +30,0 cm, sustituimos estos valores en la ecuación: 1/20,0 cm = 1/30,0 cm + 1/dᵢ Despejamos 1/dᵢ: 1/dᵢ = 1/20,0 cm - 1/30,0 cm Para restar las fracciones, encontramos un denominador común, que es 60,0: 1/dᵢ = (3/60,0 cm) - (2/60,0 cm) 1/dᵢ = 1/60,0 cm Por lo tanto, dᵢ = +60,0 cm.

Pregunta 5: La dispersión de la luz ocurre porque el índice de refracción de un material es constante para todas las longitudes de onda de la luz.

A. Sí

B. No

Explicación: La dispersión de la luz ocurre porque el índice de refracción de un material no es constante para todas las longitudes de onda de la luz. Si fuera constante, la luz no se separaría en sus colores constituyentes.