Tema- Optica geometrica.

PREGUNTAS DE ÓPTICA CAPITULO 35

1. ¿Por qué los astrónomos que observan galaxias distantes hablan de ver hacia atrás en el tiempo?

La luz viaja a través del vacío a una velocidad de 300 000 km por segundo. Así, una imagen que vemos de una estrella distante o galaxia debe haberse generado hace algún tiempo. Por lo tanto, realmente tiene sentido hablar de «mirar hacia atrás en el tiempo».

2. ¿Cuál es el orden de magnitud del intervalo de tiempo requerido para que la luz viaje 10 km, como en el intento de Galileo para medir la rapidez de la luz? a) varios segundos, b) varios milisegundos, c) varios microsegundos, d) varios nanosegundos.

 Inciso “c” varios microsegundos[pic 1]

3. En cada una de las siguientes situaciones, una onda pasa a través de una abertura en una pared absorbente. Clasifique las situaciones en orden de aquella donde la onda se describe mejor por la aproximación de rayo, a aquella donde la onda que pasa a través de la abertura se dispersa igual hacia todas las direcciones en el hemisferio más allá de la pared. a) El sonido de un silbato bajo a 1 kHz pasa a través de un portal de 1 m de ancho. b) Luz roja que pasa a través de la pupila de su ojo. c) Luz azul que pasa a través de la pupila de su ojo. d) La transmisión de onda de una estación de radio AM a través de un portal de 1 m de ancho. e) Un rayo X a través del espacio entre los huesos en la articulación de su codo.

Consideramos la cantidad λdl. Cuanto más pequeño es mejor las obras de aproximación del rayo. En (a) escomo 1 m de 0,34 m ≈ 0.3. En (b) podemos tener 0,7 μm/2 mm ≈ 0.000 3. En (c), 0,4 μm/2 mm ≈ 0.000 2.En (d), ≈ de 1 m de 300 m 300. En (e) 1 nm/1 mm ≈ 0.000 001. El ranking es entonces e, c, b, ad.

4. Los escaparates de algunas tiendas de departamentos están ligeramente inclinados hacia adentro en la parte baja. Esto es para reducir el reflejo del alumbrado público o del Sol, que haría difícil que los compradores vieran lo que se exhibe dentro. Haga un bosquejo de un rayo de luz reflejándose en un escaparate para mostrar cómo es que funciona este principio.

Con un escaparate vertical, alumbrado público y su propia reflexión pueden impedir la visión clara de los compradores. Inclinar el escaparate puede poner estas reflexiones fuera del camino. Las ventanas de las torres de control de los aeropuertos también se inclinan como este, así como parabrisas de automóviles.

[pic 2]

5. Una persona lleva a una niña a dar un paseo por su vecindario. A ella le gusta escuchar los ecos en las casas cuando grita o aplaude con fuerza. Una casa con fachada plana y grande produce un eco si una persona está directamente frente a ella y a una distancia razonable. Haga un rápido dibujo de esta situación para explicar cómo se produce el eco; sombree el área donde usted debe estar ubicado para escuchar el eco. ¿Qué pasaría si? La niña descubre que una casa con un diseño de piso en forma de L produce ecos si alguien se coloca en diversos puntos. Usted puede estar en un lugar razonablemente distante desde el cual es posible ver la esquina interior. Explique el eco en este caso y trace otro diagrama para hacer comparaciones. ¿Qué pasaría si? Las dos alas de la casa no están perpendiculares entre sí. ¿La persona y la niña, de pie juntas, escuchan los ecos? ¿Qué pasaría si? Una casa rectangular y su cochera tienen paredes perpendiculares que formarían una esquina interna pero tienen un pasaje abierto y techado entre ellas de tal modo que las paredes no se unen. Esta estructura, ¿producirá ecos intensos si las personas se colocan en una amplia variedad de lugares? Explique sus respuestas con diagramas

Suponemos que usted y el niño están de pie juntos. Para una pared plana para hacer eco de un sonido que usted hace, usted debe estar de pie a lo largo de una normal a la pared. Debe ser del orden de 100 m, para hacer el tránsito tiempo suficientemente largo que se puede escuchar el eco por separado desde el sonido original. Su sonido debe ser lo bastante fuerte como para que Usted puede oír incluso a este considerable rango. En la imagen, los trazos de rectángulo representan un área en la cual Usted puede estar de pie. Las flechas representan los rayos del sonido.

Supongamos ahora que dos paredes perpendiculares verticales forman una esquina interior que puede ver. Algunos de los sonidos que irradian horizontalmente estarán dirigida generalmente hacia la esquina. Se refleja de ambas paredes con alta eficiencia para invertir en la dirección y vuelva a usted. Puede pararse en cualquier lugar razonablemente lejos para oír un eco reflejado del sonido que producen. Si los dos muros no son perpendiculares, la esquina interior no producirá reflexión.

6. El avión casa furtivo F-117A (figura P35.6) esta específicamente diseñado para no retrorreflectarse en un radar. ¿Que aspectos de su diseño sirven para lograr esto? Sugerencia: conteste la pregunta anterior para poder responder esta. Observe que la parte inferior del avión es plana y que todos los paneles planos exteriores se forman en ángulos impares.

El Stealth Fighter está diseñado de manera que los paneles adyacentes no se unieron a los ángulos rectos, para evitar cualquier retroreflección de señales de radar. Esto significa que las señales de radar dirigida al luchador no serán canalizados hacia el detector por reflexión. Al igual que con el sonido, las señales de radar pueden ser tratadas como rayos divergentes, de modo que cualquier rayo que por casualidad se refleja de vuelta hacia el detector será demasiado débil en intensidad para distinguir del ruido de fondo.

7. Una onda luminosa se mueve entre el medio 1 y el medio 2. ¿Cuáles de los siguientes son enunciados correctos que relacionan su rapidez, frecuencia y longitud de onda en los dos medios; los índices de refracción de los medios y los ángulos de incidencia y refracción? Elija todos los enunciados correctos. a) v1/sen u1 = v2/sen u2, b) csc u1/n1 = csc u2/n2, c) l1/sen u1 = l2/sen u2, d) f1/sen u1 = f2/sen u2, e) n1/cos u1 = n2/cos u2.

Snell originalmente indicaba su ley en términos de cosecantes. A partir de v = c/n y sinθ = 1/cscθ y λ = c/nf con c y f constante entre los medios de comunicación, llegamos a la conclusión de que a, b y c son correctas.

8. Las ondas sonoras tienen mucho en común con las ondas de luz, incluyendo las propiedades de reflexión y refracción. De ejemplos para estos fenómenos y las ondas de sonido.

El eco es un ejemplo de la reflexión del sonido. Oír el ruido de una autopista distante en una fría mañana, cuando usted no puede escuchar después de que el suelo se calienta, es un ejemplo de la refracción de la acústica. Puede utilizar un tubo interior de caucho inflado con helio como una lente acústica para concentrar el sonido en la forma de una lente puede enfocar la luz. En tu próxima fiesta, vea si puede encontrar experimentalmente el punto focal aproximada!

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