FELIZ AÑO NUEVO

Preparación examen opción C

Simulacro de examen de toma de imágenes (con solución)

Simulacro opción C: fibra óptica (con solución)

IB Examen Opción C Toma de muestras curso 2017-2018

Examen Toma de muestras (con solución) curso 2018-2019

Examen lente (Convexa) /telescopio (con solución) curso 2018-2019

Examen fibra óptica (con solución) curso 2018-2019

Examen fibra óptica curso 2019-2020

Examen óptica geométrica nacional curso 2019-2020

Examen toma de imágenes e instrumentos curso 2019-2020

Examen óptica geométrica nacional Solución curso 2022-2023

PRISMA ÓPTICO

Desviación angular de prismas

El ángulo del prisma (A) es igual a la suma de los ángulos Theta prima.

DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ BLANCA

Descartes explicó la formación del arco iris y años más tarde Newton estudió la luz y logró descomponerla en los colores de su espectro por medio de un prisma - año1666-.

Newton sabía muy poco sobre la naturaleza de la luz, no sabía que era una onda y menos aún que era una onda electromagnética. Creía que estaba formada por corpúsculos, pero consiguió descomponerla en sus colores espectrales. Hoy sabemos que la luz es a la vez partícula y onda.

Los seres humanos (y algunos animales) apreciamos una amplia gama de colores que, por lo general, se deben a la mezcla de radiaciones (luces) de diferentes longitudes de onda. El color de la luz con una única longitud de onda o una banda estrecha de ellas se conoce como color puro.

Al hacer pasar la luz por un prisma de cristal, las distintas longitudes de onda que componen el haz de luz viajan dentro de él a diferente velocidad y se curvan de manera diferente al entrar y al salir (doble refracción al cambiar de medio) dando como resultado un haz desviado de la dirección inicial y con sus componentes separados. Así surge el espectro solar.

Cada uno de los diferentes rayos de luz atraviesa el cristal con distinta velocidad y la velocidad media de la luz dentro del prisma es menor que en el vacío. La luz es una onda con un campo eléctrico oscilante que interfiere con la partículas cargadas que hay en la materia.

Cómo puedes observar en la imagen inicial de esta página, siempre que la luz incide en una cara se refleja y se refracta al mismo tiempo. 

Las radiaciones visibles están comprendidas entre las siguientes longitudes de onda: desde 350 nm (nanómetros) para el color violeta hasta 750 nm para el rojo.

Las gotas de agua suspendidas en la atmósfera también descomponen la luz y forman el arco iris.

Con ayuda de un prisma podemos analizar la luz blanca y los colores emitidos por los diferentes elementos: Na, C, He, etc. Podemos identificar y distinguir los elemento por los colores que emiten. Cada elemento tiene unos niveles energéticos permitidos por los que circulan los electrones. Los saltos entre estos niveles son los que dan los tipos de radiaciones -los colores- que lo identifican. Cada elemento tiene un espectro característico.

A continuación vemos las rayas de color emitidas por el carbono (el espectro del C):

El sodio (metal muy reactivo) emite una luz amarilla. Las lámparas que iluminan las carreteras son algunas veces de vapor de sodio. Los coches llevan luces emitidas por gases halógenos (son muy luminosas).

FIBRA ÓPTICA

FIBRA ÓPTICA

Las fibras ópticas funcionan gracias al principio de la reflexión total interna, ver Fig. 01, que se da debido a que la fibra o núcleo tiene un cierto índice de refracción superado por el del revestimiento, por lo tanto el rayo de luz, cuando se “desplaza” por la fibra y choca con la pared de ésta, se produce el mismo efecto que observan los buzos cuando están debajo del agua; éstos, cuando ven hacia arriba hacia la superficie del agua, pueden ver lo que está afuera pero sólo hasta cierto ángulo de la vertical, a partir de este ángulo sólo verán un reflejo de lo que esta alrededor de ellos; eso mismo pasa en la fibra, como si ésta fuera el agua, y el revestimiento el aire más arriba de la superficie, que tiene menor índice de refracción.

Los rayos de luz pueden entrar a la fibra óptica si el rayo se halla contenido dentro de un cierto ángulo denominado cono de aceptación. Un rayo de luz puede perfectamente no ser transportado por la fibra óptica si no cumple con el requisito del cono de aceptación. El cono de aceptación está directamente asociado a los materiales con los cuales la fibra óptica ha sido construida. La siguiente figura 02 ilustra todo lo dicho:

En el siguiente vídeo se puede ver ¿Cómo funciona la fibra óptica?

DETERMINACIÓN DE LA VISCOSIDAD DE UN FLUIDO DESCONOCIDO (LEY DE STOKES)

ESTUDIO DEL MOVIMIENTO (m.r.u)

Introducción

Una partícula cuando desciende en el seno de un fluido está sometida a un conjunto de fuerzas. En la dirección del movimiento actúa el peso de la partícula y en dirección contraria el empuje del fluido y el rozamiento de la partícula con el fluido.

Desde el momento en que se inicia el movimiento dentro del fluido hay dos fases:

• Durante la primera fase, la fuerza resultante es positiva en el sentido de avance de la partícula, y por tanto, se produce un movimiento acelerado que incrementa paulatinamente la velocidad de la partícula.
• Al aumentar la velocidad también lo hace la fuerza resistente o rozamiento, hasta que llega un momento en el que las fuerzas se anulan y la aceleración se hace cero, alcanzándose en ese instante la velocidad máxima. A partir de se momento se desarrolla una segunda fase, que se caracteriza por que la velocidad se mantiene constante en el valor máximo alcanzado. esta velocidad es conocida con el nombre de velocidad terminal o límite, v.

En la práctica esta segunda fase es la importante, ya que la primera es muy corta y apenas influye en el experimento. Para estudiar la velocidad límite y la viscosidad de un determinado medio, se recurre al enunciado de Stokes. La Ley de Stokes se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel Stokes. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas.  Base física para la determinación de la viscosidad de un fluido desconocido (Ley de Stokes)

Esta ecuación se cumple siempre que el movimiento de la partícula no sea muy elevado y provoque turbulencias dentro del fluido, momento en el cual la resistencia no sigue la ley de Stokes.

En esta práctica, una serie de variables son constantes: densidad del detergente (1,020 g/ml), gravedad (9,81 m/s2) y densidad de la canica (2,450 g/ml)

Objetivos

• Estudiar el movimiento producido al caer una bola por un líquido viscoso
• Determinar la viscosidad del fluido desconocido.

Procedimientos

Vamos a analizar como se mueve una bola de cristal cuando se la deja caer en el interior de detergente y medir esa velocidad límite de forma experimental, para ello preparamos un tubo de metacrilato con detergente y realizamos marcas espaciadas en él para poder tomarlas como referencia. Por lo expuesto anteriormente debemos dejar un espacio entre la parte alta del detergente y la primera marca en el cual la bola adquiere la velocidad constante de caída en el seno del fluido.

En este caso vamos a tirar 5 canicas de distintos radios, de tal forma, que el radio es la variable dependiente y la velocidad es la variable dependiente, y nuestra incógnita es la viscosidad del detergente.

Materiales

• Tubo de metacrilato
• Bolas de vidrio
• Detergente
• Regla
• Cronómetro
• Calibre*

* El siguiente GIF animado (obra de Joaquim Alves) te ayudará con el funcionamiento de calibre.

Densidad de los sólidos: balanza Jolly

Determinación de la densidad de los sólidos: la balanza  Jolly

Consiste en determinar la densidad de un objeto sólido aplicando las leyes de Hooke, segunda ley de Newton y el principio de Arquímedes.

La balanza de Jolly, consiste en un resorte vertical, cuyo extremo superior está en

contacto con un punto fijo y cuyo extremo inferior está en contacto con el objeto cuya

densidad se quiere averiguar y que este mismo, por la acción de su peso deforma el

resorte una longitud X1.

Luego el mismo, objeto colgante toma contacto con el agua y como oposición de la

fuerza de empuje, el resorte se deforma una longitud X2, menor a la anterior, como

se muestra en la figura B1.

Si colgamos una masa y determinamos el alargamiento en el aire (X1) y en el agua (X2), a partir de la siguiente ecuación:


densidad experimental= densidad agua*(X1/(X1-X2))  (base física de la balanza Jolly)

En el siguiente link dispones de la ficha de la balanza de Jolly