Liceo classico-scientifico Ariosto-Spallanzani
Reggio Emilia
Compito in classe di Fisica
(leggi della riflessione e rifrazione, ottica geometrica, lenti e specchi)
4B
25 maggio 2013
Nome ..............................
Cognome .................................
1. Un raggio luminoso proveniente dall’aria incide sulla faccia piana di una lunetta di materiale
trasparente, l’angolo di incidenza è =21°, l’angolo di rifrazione è =10,87°, come
mostrato in figura.
Determinare:
a. l’indice di rifrazione
n del mezzo rispetto
all’aria;
b. l’angolo limite per
avere riflessione
interna totale
passando dal mezzo
trasparente all’aria.
2. Su una lastra di materiale trasparente di spessore D = 2 cm viene fatto incidere un raggio di
luce: sapendo che l’indice
di rifrazione del materiale
della lastra è n = 2,5,
determinare
a. il valore degli
angoli e
b. la distanza PQ
percorsa dal raggio
all’interno della
lastra;
c. la distanza PK tra
la direzione del
raggio incidente e la direzione del raggio uscente.
3. Spiegate perché la lampadina del fanale dell’automobile è posta nel fuoco della superficie
parabolica riflettente.
4. Una biro lunga 10 cm posta perpendicolarmente all’asse ottico di uno specchio sferico
concavo di raggio 240 cm appare nello specchio dritta e lunga 50 cm: determinate
a. l’ingrandimento dell’immagine, specificando se l’immagine è virtuale o reale
b. la distanza p dell’oggetto dal vertice dello specchio e
c. la distanza q dell’immagine rispetto al vertice dello specchio.
5. Costruite l’immagine dell’oggetto AB posto dinnanzi ad uno specchio sferico concavo di
centro C e fuoco F a distanza pari a 3/4 r.
r
B
C
F
A
r/2
6. Un oggetto è posto a distanza 25 cm da una lente convergente di potere diottrico + 10
diottrie:
a. Dove si forma l’immagine?
b. Che caratteristiche possiede l’immagine (reale, virtuale, dritta, capovolta)?
c. Quanto vale il rapporto di ingrandimento?
7. Descrivete le regole per tracciare i raggi rifratti da una lente convergente.
8. Il fenomeno della riflessione interna totale può avvenire nel passaggio dall’acqua ( indice di
rifrazione n = 4/3) al vetro ( indice di rifrazione n = 1.6)? Perché?
9. Una lumaca si avvicina ad uno specchio piano muovendosi alla velocità di 16 cm al minuto
in direzione perpendicolare ad esso: con quale velocità si avvicina l’immagine della lumaca
alla lumaca?
10. In una fotocopiatrice è presente un sistema ottico che può essere visto come una singola
lente convergente di lunghezza focale 5 cm: a quale distanza deve essere posto il foglio da
copiare se ne vogliamo ottenere una immagine capovolta ed esattamente delle stesse
dimensioni?
11. Un oggetto posto a 24 cm da una lente convergente forma una immagine reale a 12 cm dal
centro della lente: determina il potere diottrico della lente.
Tempo: 1 ora. Sufficienza con 10 quesiti su 18.
Soluzioni:
1)
a. n = sin (21°)/ sin(10,87°) = 1,9
b. angolo limite = arcsin (1/n) = 31,7°
2)
a. = 18,9 °,
b. distanza PQ = D / coscm
c. distanza PK = PQ * sin (cm
3) i raggi uscenti dalla lampadina nel fuoco vengono riflessi in direzione parallela all’asse
ottico della parabola, formando un fascio luminoso non divergente.
4)
a. L’immagine è virtuale, G = +5
b. Distanza oggetto-specchio 192/2 cm,
c. Distanza immagine-specchio – 960/2 cm (negativo perché l’immagine è virtuale e si
forma dietro la lente).
5) Si dovrebbe formare una immagine reale, capovolta a distanza 3/2 r : controllare che i raggi
parassiali siano mandati nel fuoco e viceversa e i raggi passanti per il centro dello specchio
risultino dopo la riflessione inalterati.
6)
a. La distanza dell’immagine è 50/3 cm = 16,7 cm
b. Immagine reale, capovolta, rimpicciolita,
c. ingrandimento G = – 2/3
7) Vedi domanda 5)
8) La riflessione interna totale avviene solo passando da un mezzo otticamente più denso a uno
meno denso, cioè solo se l’indice di rifrazione del primo mezzo è superiore a quello del
secondo.
9) V = 32 cm / min, cioè il doppio della velocità della lumaca.
10) A 10 cm, distanza doppia della focale: è l’unico caso in cui le dimensioni dell’immagine
sono uguali a quelle dell’oggetto.
11) Dalla legge delle lenti si ricava che la focale vale 0,08 m e quindi il potere diottrico vale
+12,5
