II_prova_settembre_2006

Prova di esame del corso di Fisica 4
II appello di Settembre 22/9/06
NOME………….....….
A.A. 2005/6
COGNOME……………........………............
1) Un onda monocromatica di intensità luminosa I0 = 100 mW/m2 che viaggia in aria incide normalmente sulla
parete di vetro (trasparente e con indice di rifrazione n = 1.57) che chiude una cella contenente del gas con indice
di rifrazione nG = 1 e coefficiente di assorbimento  = 0.1 cm-1. La cella ha una sezione trasversale A = 100 cm2 e
una lunghezza L = 20 cm. Calcolare la potenza assorbita complessivamente dal gas nella cella.
I0
nG, 
n
A
L
2) Un raggio di luce inizialmente in acqua (n1 = 1.33) entra in una sostanza trasparente con un angolo di
incidenza 1 = 40° e il raggio rifratto ha angolo di incidenza 2 = 30°. Calcolare: a) la velocità della luce v2 nella
sostanza; b) quale valore massimo dovrebbe avere l’indice n3 di una seconda sostanza trasparente posta sotto la
prima perché ci sia riflessione totale alla seconda interfaccia.
1
n1
2
n2
n3
3) Un oggetto è posto a distanza s = 6 cm a sinistra di una lente sottile convergente di focale f1 = 12 cm. Una lente
sottile divergente di focale f2 = -24 cm è a distanza d = 9 cm dalla prima lente. Trovare con il calcolo e con il
tracciamento dei raggi la posizione e la natura dell’immagine prodotta dal sistema delle due lenti.
d
4) Due onde piane monocromatiche con lunghezza d’onda 1 e 2 incidono normalmente su una fenditura
larga D generando le rispettive figure di diffrazione sullo schermo posto a distanza L. Se è 1 = 400 nm,
calcolare i valori possibili per 2 nel visibile affinché la figura di diffrazione della seconda onda abbia un
minimo di intensità coincidente con ill terzo minimo di intensità della figura a 1
D
L
QUESITI (MAX. 30 parole di risposta per ogni quesito)
A) Perché un pezzo di vetro non colorato immerso in acqua è quasi invisibile?
B) Si disegni lo schema ottico e il cammino dei raggi di un telescopio astronomico a rifrazione
C) Si elenchino le caratteristiche generali salienti della radiazione laser
D) Cosa provoca e da cosa è causata l’aberrazione cromatica?
E) Che cosa misura e a cosa equivale una “densità ottica” (OD)?
Soluzioni

 I0
2)

P  I ass A  I 0 TAVTVG 1  e L A 
1)
a)
b)
sin θ1
sin θ 2

4 1  n
4 1  n

1  e L A  0.78 mW
2
2
1  n  1  n 

n2
n1

 n2  1.71  v2 
c
n2
 1.75 108 m/s
n3  n2 sin θ 2  0.855
3) prima lente:
1
1
1


s1
s1 '
f1
 s1 ' 
f1  s1
  12 cm
s1  f1
s2  d  s1 '  21 cm
seconda lente:
1
1
1


s2
s2 '
f2
f 2  s1
  11.25 cm
s2  f 2
 s2 ' 
m  m1m2  
s1 ' s2 '

 1.07
s1 s2
immagine virtuale, dritta,
ingrandita
y’
F1
F2 F1
y
y’’
4) dalla legge di diffrazione di Fraunhofer applicata a entrambe le lunghezze
d’onda:
ymin  mL
λ2
λ
 3L 1
D
D

λ2 
1200
nm  400 nm e 600 nm
m