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Propagaci

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Viaje en todas direcciones: Para describir su propagaci n se considera que las ... C. Al poner un objeto frente a un espejo c ncavo, a una distancia menor a la focal ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Propagaci


1
Propagación de la luz
2
La luz y su propagación.
  • Viaje en todas direcciones Para describir su
    propagación se considera que las partículas se
    mueven en línea recta.

Transmisión a través de las sustancias Opacas ,
transparentes y traslúcidas Opacas Los rayos de
luz son incapaces de pasarlas Ej. Muro de
ladrillo Transparentes La luz es capaz de
pasarlas y en ellas seguir la misma dirección de
Propagación. Ej. Agua, Vidrio,
Aire Traslúcidas La luz se dispersa, lo que da
lugar a que a través de ellas no se Puedan ver
imágenes con nitidez. Ej. Papel, Cristal
Esmerilizado.
3
Velocidad de propagación
  • La luz en cada medio se propaga con una
    velocidad característica.

Rapidez de la luz Medio
Rapidez (km/s) Vacío
- 300.000 Agua
-
220.000 Vidrio -
200.000 Diamante -
120.000
Entre más denso, menor velocidad
4
Propagación de la luz en el vacío
  • El sonido sólo se propaga a través de medios
    materiales, en cambio, la luz, por tratarse de
    una onda electromagnética además de propagarse
    por medios materiales, se propaga también en el
    vacío.
  • Por esto nos llega la luz del Sol y las
    estrellas, lo que además de permitir que exista
    vida en nuestro planeta, nos permite estudiar el
    universo de los astros.

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Transmisión de la luz
  • La luz es capaz de atravesar diversos objetos,
    algunos con mayor eficacia que otros, como ya lo
    hemos visto. En la transmisión de la luz pueden
    ocurrir diversos fenómenos tales como reflexión,
    refracción y absorción.

6
Refracción
  • Este efecto se debe a los cambios que sufre la
    rapidez de la luz cuando pasa de un medio a otro,
    o cuando atraviesa zonas de diferente densidad y
    temperatura de un mismo medio, los cuales
    modifican la dirección de los rayos de luz
    haciendo que unos se refracten y que otros se
    reflejen.

7
Absorción
  • Cuando un rayo luminoso se propaga por un medio,
    va disminuyendo paulatinamente su intensidad. Se
    dice que ese medio lo absorbe.También sucede que
    al reflejarse la luz solar sobre una sustancia,
    una parte de ella se absorba, produciendo la
    sensación de color, por ejemplo, si una sustancia
    absorbe todos los colores de la luz, menos el
    verde, que se refleja, esa sustancia la veremos
    de color verde

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Naturaleza de la luz Ondulatoria o Corpuscular?
  •     Dejando de lado las ideas más antiguas sobre
    la naturaleza de la luz, los máximos
    protagonistas de esta historia son Isaac Newton y
    Cristian Huygens. Ambos científicos fueron
    contemporáneos y llegaros a conocerse en 1689. un
    año más tarde aparece la obra de Huygens,
    mientras que Newton publica su obra en 1704. en
    sus obras aparecen las dos teorías clásicas
    ondulatoria y corpuscular sobre la naturaleza de
    la luz.

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Teoría Corpuscular
  •     Esta teoría se debe a Newton (1642-1726). La
    luz está compuesta por diminutas partículas
    materiales emitidas a gran velocidad en línea
    recta por cuerpos luminosos. La dirección de
    propagación de estas partículas recibe el nombre
    de rayo luminoso.
  •     La teoría de Newton se fundamenta en estos
    puntos
  • Propagación rectilínea. La luz se propaga en
    línea recta porque los corpúsculos que la forman
    se mueven a gran velocidad. 
  • Reflexión. se sabe que la luz al chocar contra un
    espejos se refleja. Newton explicaba este
    fenómeno diciendo que las partículas luminosas
    son perfectamente elásticas y por tanto la
    reflexión cumple las  leyes del choque elástico.
  • Refracción. El hechos de que la luz cambie la
    velocidad en medios de distinta densidad,
    cambiando la dirección de propagación, tiene
    difícil explicación con la teoría corpuscular.
    Sin embargo Newton supuso que la superficie de
    separación de dos medios de distinto índice de
    refracción ejercía una atracción sobre las
    partículas luminosas, aumentando así la
    componente normal de la velocidad mientras que la
    componente tangencial permanecía invariable.
  • Según esta teoría la luz se propagaría con mayor
    velocidad en medios más densos. Es uno de los
    puntos débiles de la teoría corpuscular.

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Teoría Ondulatoria
  • Fue idea del físico holandés C. Huygens. La luz
    se propaga mediante ondas mecánicas emitidas por
    un foco luminoso. La luz para propagarse
    necesitaba un medio material de gran elasticidad,
    impalpable que todo lo llena, incluyendo el
    vacío, puesto que la luz también se propaga en
    él. A este medio se le llamó éter.
  • La energía luminosa no está concentrada en cada
    partícula, como en la teoría corpuscular sino que
    está repartida por todo el frente de onda. El
    frente de onda es perpendicular a las direcciones
    de propagación. La teoría ondulatoria explica
    perfectamente los fenómenos luminosos mediante
    una construcción geométrica llamada Principio de
    Huygens. además según esta teoría, la luz se
    propaga con mayor velocidad en los medios menos
    densos. a pesar de esto, la teoría de Huygens fue
    olvidada durante un siglo debido a la gran
    autoridad de Newton.
  • En 1801 el inglés T. Young dio un gran impulso a
    la teoría ondulatoria explicando el fenómeno de
    las interferencias y midiendo las longitudes de
    onda correspondientes a los distintos colores del
    espectro.
  • La teoría corpuscular era inadecuada para
    explicar el hecho de que dos rayos luminosos, al
    incidir en un punto pudieran originar oscuridad.
  •  

11
Naturaleza dual de la luz
  • A finales del siglo XIX se sabía ya que la
    velocidad de la luz en el agua era menor que la
    velocidad de la luz en el aire contrariamente a
    las hipótesis de la teoría corpuscular de Newton.
    En 1864 Maxwell obtuvo una serie de ecuaciones
    fundamentales del electromagnetismo y predijo la
    existencia de ondas electromagnéticas. Maxwell
    supuso que la luz representaba una pequeña
    porción del espectro de ondas electromagnéticas.
    Hertz confirmó experimentalmente la existencia de
    estas ondas. El estudio de otros fenómenos como
    la radiación del cuerpo negro, el efecto
    fotoeléctrico y los espectros atómicos puso de
    manifiesto la impotencia de la teoría ondulatoria
    para explicarlos. En 1905, basándose en la teoría
    cuántica de Planck, Einstein explicó el efecto
    fotoeléctrico por medio de corpúsculos de luz que
    él llamó fotones. Bohr en 1912 explicó el
    espectro de emisión del átomo de hidrógeno,
    utilizando los fotones, y Compton en 1922 el
    efecto que lleva su nombre apoyándose en la
    teoría corpuscular de la luz.
  • Apareció un grave estado de incomodidad al
    encontrar que la luz se comporta como onda
    electromagnética en los fenómenos de propagación
    , interferencias y difracción y como corpúsculo
    en la interacción con la materia.
  • No hay por qué aferrarse a la idea de
    incompatibilidad entre las ondas y los
    corpúsculos, se trata de dos aspectos diferentes
    de la misma cuestión que no solo no se excluyen
    sino que se complementan.

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  • REFLEXIÓN DE LA LUZ

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  • Reflexión
  • Cuando una onda llega a una frontera entre dos
    medios, una parte de la onda (porque otra pequeña
    parte es absorbida), rebota hacia el primer
    medio. Este es el fenómeno de reflexión.

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Ley de la reflexiónEl ángulo que forma el rayo
incidente con la normal, llamado ángulo de
incidencia, es igual al ángulo que forma el rayo
reflejado con la normal, o sea, ángulo de
reflexión.
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  • Ley de reflexión y el principio de Fermat.
  • De acuerdo a la ley de reflexión, el ángulo con
    que incide un rayo de luz respecto de la normal
    es igual al ángulo con que se refleja. De dicha
    ley se deriva el principio de Fermatde todos
    los caminos posibles que puede seguir la luz,
    ella adopta el que toma menor tiempo.

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Imagen real y virtual
  • Imagen real Cuando el ojo está percibiendo una
    imagen real, los rayos de luz provenientes de ese
    objeto llegan sobre la retina directamente del
    objeto . (No son prolongaciones del rayo, pueden
    ser rayos directo o por reflejo en un espejo o
    lente)
  • Imagen virtual Cuando el ojo percibe una imagen
    virtual esos rayos que ve el ojo proceden del
    espejo (La imagen se percibe en el lugar donde
    convergen las prolongaciones de esos rayos
    divergentes)

Nota Es importante considerar la posición del
observador para determinar si la Imagen es real
o virtual
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Imagen real
En el diagrama anterior se muestran un par de
pinceles (rayos) que ayudan a formar la imagen
retiniana de un objeto real y también de una
imagen virtual (producida por un espejo plano), y
la única diferencia ente un caso y el otro es que
cuando el ojo está percibiendo un objeto real los
pinceles que caen sobre la retina proceden
directamente del objeto, mientras que cuando
percibe una imagen virtual esos pinceles proceden
del espejo ... pero en cuanto a su divergencia es
igual (las vemos de igual forma en nuestro
cerebro).
Imagen virtual
18
Formación de imágenes
  • Reflexión en espejos convexos
  • En los espejos convexos siempre se forma una
    imagen virtual, derecha y de menor tamaño con
    respecto al objeto

19
Formación de imágenes
  • Reflexión de espejos cóncavos
  • Imagen real, invertida y más pequeña

20
Formación de imágenes
  • Reflexión de espejos cóncavos
  • Imagen real, invertida y de igual tamaño.

21
Formación de imágenes
  • Reflexión de espejos cóncavos
  • Imagen virtual, derecha y de mayor tamaño.

22
Formación de imágenes
  • Reflexión de espejos cóncavos
  • Imagen real, invertida y de mayor tamaño.

23
Lentes Convergentes y Divergentes
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Lentes Convergentes
  • Las lentes convergentes son más gruesas por el
    centro que por los bordes, y la distancia focal
    de estas lentes se considera positiva

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Lente convergente Los rayos paralelos
procedentes del infinito convergen sobre el plano
focal imagen, la imagen es VIRTUAL (dentro del
espejo), (derecho si esta adelante del centro de
curvatura o invertido si esta atrás del centro de
curvatura) y MAS GRANDE.
Imagen virtual porque el observador esta detrás
del trébol, recibe rayos prolongados
26
Tipos de Lentes Convergentes
27
Lentes Divergentes
  • Las lentes divergentes son más gruesas por los
    bordes y se estrechan en el centro, la distancia
    focal de estas lentes se considera negativa.

28
Tipos de Lentes Divergentes
29
Formación de imágenes en Lentes Convergentes y
Divergentes
  • Las lentes convergentes, para objetos alejados,
    forman imágenes reales, invertidas y de menor
    tamaño que los objetos

30
  • Para objetos próximos forman imágenes virtuales,
    derechas y de mayor tamaño.

31
  • Las imágenes producidas por las lentes
    divergentes son virtuales, derechas y menores que
    los objetos

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Óptica del Ojo Humano
33
Etapas del Acto visual
  • 1.-Formación de la imagen
  • 2.-Nacimiento del influjo nervioso
  • 3.-Transmisión del impulso nervioso a través del
    nervio óptico.
  • 4.-Interpretación del impulso nervioso, en la
    corteza cerebral.

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Formación de la imagen
  • Cuando miramos a un objeto, el cristalino (lente
    convergente)  forma una imagen real e inversa de
    ese objeto, localizada exactamente sobre la
    retina, y en esas condiciones,  vemos claramente
    el objeto. A pesar de que la imagen formada en la
    retina es inversa, el mensaje que es enviado al
    cerebro pasa por procesos complejos, haciendo que
    veamos el objeto en posición correcta.

35
(No Transcript)
36
  • Conseguimos ver nítidamente un objeto,  tanto si
    él está lejos como si está próximo de nuestro
    ojo. Esto ocurre por que la imagen es siempre
    formada sobre la retina, para cualquier distancia
    del objeto a nuestro ojo. Para que esto ocurra,
    la distancia focal del cristalino debe ser
    diferente para cada posición del objeto. 

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  • Este efecto es producido por la acción  de los
    músculos del ojo, que, actuando sobre el
    cristalino provocan alteraciones en su
    curvatura.  Esta propiedad del ojo es llamada
  • Acomodación visual

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Defectos de la Visión
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Miopía
  • La miopía se caracteriza por una deficiencia en
    la visión lejana dando como resultado un esfuerzo
    notorio para poder distinguir los objetos a
    distancia.

40
Hipermetropía
  • La hipermetropía puede ser producida porque el
    poder de enfoque de la córnea y el cristalino es
    menor de lo normal. También es posible la
    hipermetropía por ser el ojo muy pequeño. Es por
    esta razón que los objetos cercanos y los lejanos
    son enfocados detrás de la retina.

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Astigmatismo
  • El astigmatismo es el resultado de la desigualdad
    o irregularidad de la curvatura corneal, no
    siendo igual en la totalidad de su superficie.

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Presbicia
  • Esto se debe a al endurecimiento del cristalino
    que con el paso de los años, provoca un menor
    cambio en su forma.
  • Un ejemplo claro de esta enfermedad, es cuando
    vemos a los adultos mayores alejar cada vez mas
    el periódico para poder leer con claridad.

43
(No Transcript)
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Estrabismo
  • Es la pérdida del paralelismo de los ojos. Los
    dos ojos no miran al mismo sitio, uno de ellos
    dirige la mirada al objeto que fija, mientras que
    el otro se desvía en otra dirección.

45
El Telescopio
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Telescopio
Un telescopio es básicamente un instrumento
óptico que recoge cierta cantidad de luz y la
concentra en un punto. La cantidad de luz captada
por el instrumento depende fundamentalmente de la
apertura del mismo (el diámetro del objetivo).
Para visualizar las imágenes se utilizan los
oculares, los cuales se disponen en el punto
donde la luz es concentrada por el objetivo
(plano focal). Son estos los que proporcionan la
ampliación al telescopio.

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Existen dos grandes divisiones entre los
telescopios, según el tipo de objetivo que
utilizan los reflectores y los refractores. Los
reflectores se constituyen de un espejo principal
(espejo primario u objetivo), el cual no es plano
como los espejos convencionales, sino que fue
provisto de cierta curvatura (parabólica) que le
permite concentrar la luz en un punto.
Los telescopios refractores poseen como objetivo
una lente (o serie de lentes) que de forma
análoga al funcionamiento de una lupa, concentran
la luz en el plano focal.
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Telescopio Refractor
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Telescopio Reflector
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Propiedades y fórmulas

Distancia focal Es distancia comprendida entre
el objetivo del telescopio
(sea un reflector o refractor) y el plano focal
del mismo. Esta medida varia según el diámetro
del objetivo y del diseño del mismo (la curvatura
del espejo, por ejemplo). La medida se suele dar
en milímetros y sirve para calcular cosas como el
aumento, la razón focal, etc.  

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  • Razón focal La razón focal (o F/D) es un índice
    de cuan luminoso es el telescopio. Esta medida
    esta relacionada con la focal y el diámetro del
    objetivo. Cuanto mas corta es la distancia focal
    y mayor el objetivo, mas luminoso será el
    telescopio.
  • Para calcular el F/D de un telescopio solo hay
    que dividir la distancia focal por el diámetro
    del objetivo, todo en las mismas unidades
  • F/D F mm / D mm

Así, un telescopio de 910 mm de focal (F), con
114 mm de diámetro (D) posee una razón focal de
8. Este valor sin unidades representa cuan
luminoso es un telescopio.
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  • Aumentos Los aumentos o ampliación no son la
    cantidad de veces mas grande que se observa un
    objeto, como suele creerse, sino que se refiere a
    como será observado si nos ubicásemos a una
    distancia "tantas veces" mas cercana al objeto.

Por ejemplo si observamos a la Luna con 36
aumentos (36x, nombrado 36 "por") y sabemos que
esta se localiza a unos 384.000 kilómetros de
distancia, nos aparecerá tal cual seria observada
desde solo 10.666 kilómetros. Esto se calcula
fácilmente dividiendo la distancia por la
ampliación utilizada.
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  • Para saber cuantos aumentos estamos utilizando
    debe conocerse la distancia focal de nuestro
    telescopio y la distancia focal del ocular
    dispuesto, dado que son estos últimos los que
    proveen de la ampliación a cualquier telescopio.
    A menor distancia focal, mayor será la ampliación
    utilizada. Para calcular los aumentos
    implementados debe dividirse la distancia focal
    del telescopio por la distancia focal del ocular
  • A Ft mm / Fo mm

Donde A son los aumentos, Ft la focal del
telescopio y Fo la focal del ocular.
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Resolución
Se llama resolución o poder separador a la
capacidad de un telescopio de mostrar de forma
individual a dos objetos que se encuentran muy
juntos, usualmente llamada "límite de Dawes".
Esta medida se da en segundos de arco y esta
estrechamente ligada al diámetro del objetivo,
dado que a mayor diámetro mayor es el poder
separador del instrumento.
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Para calcular la resolución de un telescopio se
utiliza la siguiente fórmula R " 4.56 / D
pulgadas
  • En donde R es la resolución en segundos de arco,
    D es la apertura (diámetro del objetivo) en
    pulgadas (1 pulgada 2,54 cm), y 4.56 es una
    constante. Hay que notar que el resultado del
    calculo es totalmente teórico, dado que el poder
    separador de cualquier instrumento instalado
    sobre la superficie terrestre esta severamente
    influenciado por la atmósfera.

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  • Magnitud límite

La magnitud máxima a la cual aspiramos observar
es uno de los mas importantes factores a la hora
de iniciar por primera vez nuestras
observaciones. Esta característica esta
íntimamente ligada al diámetro del objetivo, a
mayor diámetro mayor será el poder recolector de
luz el cual permitirá observar objetos mas
débiles. Para calcularla se emplea la siguiente
fórmula MLIMITE 7,5 5 . Log D cm
Donde MLIMITE es la magnitud límite, y D es el
diámetro del objetivo en cm.
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  • Campo visual

Se denomina campo visual al tamaño de la porción
de cielo observado a través del telescopio con
cierto ocular y trabajando bajo cierta
ampliación. Para calcularlo se deben conocer los
aumentos provistos con el ocular utilizado (ver
mas arriba) y también el campo visual del ocular.
Para calcular el campo visual se divide el campo
aparente del ocular por la ampliación utilizada.
Cr grados Ca grados / A
  • Donde Cr es el campo real en grados, Ca el campo
    aparente del ocular en grados y A es la
    ampliación que provee ese ocular.

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Resumen de fórmulas
  • Razón Focal (f/d)  f/d F mm  / D mm
  • Aumentos A F mm / Foc mm
  • Ampliación Máxima Amax 2,3 x D
  • Campo Real Cr grados Ca grados / A
  • Resolución R " 4,56 / D pulgadas
  • Magnitud Límite M 7,5 5 . Log D cm

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  • f/d Razón FocalD Diámetro del objetivoA
    Aumentos (Amax Máximos Aumentos)F Distancia
    Focal del telescopioFoc Distancia Focal del
    ocularCr Campo RealCa Campo Aparente
    (ocular)R ResoluciónM Magnitud

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Ejercicios
  • Si una onda luminosa pasa del aire al agua,
    entonces su
  • A) longitud de onda disminuye.
  • B) rapidez de propagación aumenta.
  • C) frecuencia disminuye.
  • D) longitud de onda aumenta.
  • E) frecuencia aumenta.

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  • Clave A.
  • En esta pregunta se deben reconocer como varían
    las propiedades de una onda luminosa al cambiar
    de medios. En particular se debe tener claro que
    la rapidez de propagación y la longitud de onda
    dependen del medio, sin embargo, la frecuencia no
    varía cuando la onda cambia de medio.
    Adicionalmente es necesario conocer que la
    rapidez de propagación de una onda luminosa es
    menor en el agua que en el aire, lo cual no es
    más que recordar información significativa de la
    disciplina.

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  • Cuando se coloca un objeto frente a un espejo
    plano se forma una imagen de este. Cuál de las
    siguientes afirmaciones NO CORRESPONDE a las
    imágenes formadas en este tipo de espejos?
  • A. Presenta una inversión de derecha a izquierda
  • B. El tamaño de la imagen es igual al del objeto
  • C. La distancia entre el objeto y el espejo es
    la misma que entre la imagen y el espejo
  • D. Se forman imágenes reales
  • E. Las imágenes se sitúan en la parte posterior
    del espejo

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  • Cuando se coloca un objeto frente a un espejo
    plano se forma una imagen de este. Cuál de las
    siguientes afirmaciones NO CORRESPONDE a las
    imágenes formadas en este tipo de espejos?
  • A. Presenta una inversión de derecha a izquierda
  • B. El tamaño de la imagen es igual al del objeto
  • C. La distancia entre el objeto y el espejo es
    la misma que entre la imagen y el espejo
  • D. Se forman imágenes reales
  • E. Las imágenes se sitúan en la parte posterior
    del espejo

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  • Las imágenes reales formadas por espejos se
    obtienen
  • A. Al poner un objeto frente a un espejo plano
  • B. Al poner un objeto frente a un espejo convexo
  • C. Al poner un objeto frente a un espejo
    cóncavo, a una distancia menor a la focal
  • D. Al poner un objeto frente a un espejo
    cóncavo, a una mayor distancia de la focal
  • E. En todas las situaciones anteriores.

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  • Las imágenes reales formadas por espejos se
    obtienen
  • A. Al poner un objeto frente a un espejo plano
  • B. Al poner un objeto frente a un espejo convexo
  • C. Al poner un objeto frente a un espejo
    cóncavo, a una distancia menor a la focal
  • D. Al poner un objeto frente a un espejo
    cóncavo, a una mayor distancia de la focal
  • E. En todas las situaciones anteriores.

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Las gafas de corrección de la miopía usan lentes
que son
  • I Convergentes.
  • II Divergentes.
  • III De otro tipo.
  • Sólo I
  • Sólo II
  • Sólo III
  • I o III
  • No se puede corregir

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  • SOL
  • b) sólo II
  • Las lentes de corrección de la miopía se usan
    para que una imagen que se forma delante del ojo
    se forme más atrás, evitando forzar el ojo y
    evitando una mala visión en el caso de que no
    poder forzarlo suficientemente. Para esto es
    necesario hacer diverger los rayos de luz que
    inciden en ellas.

68
Que es un lente convergente?
  • a) Lente que converge los rayos de luz atrás del
    punto focal
  • b) Lente que converge la luz en el punto focal
  • c) Lente bicóncavo que diverge la luz produciendo
    una imagen mas pequeña. virtual y derecha
  • d) Lente que sitúa la luz en el vértice y luego
    de mueve paralelo al eje óptico
  • e) Lente que converge la luz delante del centro
    de circunferencia

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En las lentes convergentes la imagen es
  • a) Derecha, menor y virtual.
  • b) Derecha mayor y real.
  • c) Depende de la posición del objeto.
  • d) Invertida, mayor y real
  • e) Ninguna de las anteriores

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  • SOL. c
  • Depende de la posición del objeto, ya que si está
    separado de la lente más de 2 veces la distancia
    focal, tendrá una imagen real, invertida y menor.
    Con una separación igual a 2f la imagen será
    real, invertida y del mismo tamaño. Si está
    situado entre f y 2f la imagen será real,
    invertida y mayor. Para distancias menores, la
    imagen es virtual, derecha y mayor
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