Preguntas de Óptica con Soluciones

Preguntas de óptica con soluciones y explicaciones al final de la página. Estas preguntas se pueden utilizar para practicar para el examen de física SAT. Las preguntas son sobre reflexión, refracción, ángulo crítico, lentes, reflectores, rayos de luz que se propagan a través de diferentes medios, índice de refracción de los materiales, etc.

  1. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera sobre la luz?
    I) Es una onda electromagnética
    II) No se propaga en el vacío
    III) Su velocidad máxima es aproximadamente 3×108 m/s
    A) Solo I
    B) Solo I y II
    C) Solo I y III
    D) Solo III
    E) I, II y III

  2. La velocidad de la luz en un cierto material es el 50% de su velocidad en el vacío. ¿Cuál es el índice de refracción de este material?
    A) 1.5
    B) 0.5
    C) 6.0
    D) 2.0
    E) 1.5×108

  3. ¿Cuál es el ángulo crítico ic en la interfaz vidrio-revestimiento de una fibra óptica cuyo núcleo tiene un índice de refracción igual a 1.5 y el revestimiento tiene un índice de refracción de 1.45?
    A) 15°
    B) 105°
    C) 86°
    D) 83°
    E) 75°

  4. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera sobre la luz con una sola longitud de onda?
    I) Puede ser refractada
    II) No puede ser dispersada
    III) Puede ser reflejada
    A) I, II y III
    B) Solo I y II
    C) Solo II y III
    D) Solo I y III
    E) Ninguna

  5. Un rayo de luz incide en un medio (1) donde la luz tiene una velocidad s1 sobre la interfaz con un medio (2) donde la luz tiene una velocidad s2. Si s1 > s2, entonces en la interfaz
    A) El rayo se refractará alejándose de la normal a la interfaz
    B) El rayo se refractará hacia la normal a la interfaz
    C) El rayo seguirá un camino recto desde el medio (1) al medio (2)
    D) El ángulo de reflexión es mayor que el ángulo de incidencia
    E) El ángulo de reflexión no es igual al ángulo de incidencia

  6. Rayos paralelos de luz inciden sobre una lente convexa. ¿Cuál de los siguientes diagramas muestra lo que sucede con los rayos cuando inciden sobre la lente?
    pregunta - Lente convexa

  7. Un objeto de 10 cm de altura se coloca a 50 cm frente a una lente biconvexa con una distancia focal de 20 cm. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera sobre la imagen?
    I) La imagen es virtual
    II) La imagen está situada en el lado opuesto al objeto
    III) La imagen está invertida
    A) Solo I
    B) Solo I y II
    C) Solo II y III
    D) Solo II
    E) Solo III

  8. Un objeto de 5 cm de altura se coloca a 25 cm frente a una lente biconvexa con una distancia focal de 10 cm. ¿Cuál es la altura de la imagen?
    A) 2.5 cm
    B) 12.5 cm
    C) 6.8 cm
    D) 3.4 cm
    E) 7.4 cm

  9. Una fibra óptica está compuesta por un núcleo con un índice de refracción de 1.6 y un revestimiento con un índice de refracción de 1.5. ¿Cuál es el ángulo máximo que pueden formar los rayos de luz con el eje de la fibra óptica para que la luz sea totalmente reflejada dentro de la fibra óptica?
    A) 10°
    B) 15°
    C) 20°
    D) 70°
    E) 90°

  10. Para un objeto frente a un espejo plano, ¿cuál de las siguientes afirmaciones sobre sus imágenes es(son) verdadera(s)?
    I) La imagen es real
    II) La imagen es erguida
    III) La altura de la imagen es el doble de la altura del objeto
    A) I, II y III
    B) Solo I y II
    C) Solo II
    D) Solo I y III
    E) Ninguna

Soluciones a las Preguntas Anteriores

  1. La luz es una onda electromagnética que puede propagarse en el vacío con una velocidad máxima de aproximadamente 3×108 m/s.
    Respuesta: C

  2. v = 50% c (c velocidad de la luz en el vacío)
    Definición de índice de refracción n:
    n = c / v
    = c / 50% c = 2.0
    Respuesta: D

  3. ic = arcsin(1.45/1.5) = 75°
    Respuesta: E

  4. La luz de cualquier longitud de onda puede ser reflejada y refractada. La luz con una sola longitud de onda no puede ser dispersada.
    Respuesta: A

  5. Ley de Snell
    n1 sin (i) = n2 sin (r)
    Usa la definición de índice de refracción: n = c / s (c velocidad de la luz en el vacío y s velocidad de la luz en el material)
    (c/s1) sin (i) = (c / s2) sin (r)
    sin (r) = (s2 / s1) sin (i)
    s2 / s1 < 1 conduce a
    sin(r) < sin (i)
    r < i
    El rayo se refracta hacia la normal.
    Respuesta: B

  6. pregunta - Lente convexa

    Una lente convexa es una lente convergente. Los rayos paralelos al eje de una lente convexa emergerán a través de la lente y pasarán todos por el mismo punto llamado el foco principal.
    Respuesta: E


  7. Sea do la distancia de la lente al objeto, di la distancia de la lente a la imagen y f la distancia focal. Usa la ecuación de la lente
    1/do + 1/di = 1/f
    1/50 + 1/di = 1 / 20
    1/di = 1/20 - 1/50
    di = 33 cm
    Por lo tanto, di, que es la distancia de la lente a la imagen, es positiva, por lo que la imagen es real e invertida y está en el lado opuesto al objeto.
    Respuesta: C

  8. Sea do la distancia de la lente al objeto, di la distancia de la lente a la imagen y f la distancia focal.
    Sea hi la altura de la imagen y ho la altura del objeto.
    Primero usa la ecuación de la lente para encontrar di.
    1/do + 1/di = 1/f
    1/25 + 1/di = 1/10
    resuelve para encontrar di = 17 cm
    La ecuación de la magnificación da
    hi / ho = - di / do
    hi / 5 = - 17 / 25
    hi = - 3.4 cm
    Respuesta: D

  9. Para tener reflexión interna total, el ángulo de incidencia i debe ser mayor que el ángulo crítico ic.
    i > ic
    ic = arcsin(1.5/1.6) = 70 °
    Sea α el ángulo que forma el rayo con el eje de la fibra óptica. La relación entre α e i es:
    α = 90° - i
    i > ic
    90° - α > 70°
    α < 90° - 70°
    α < 20 °
    Respuesta: C

  10. La imagen del objeto frente a un espejo plano es virtual, erguida y de la misma altura que el objeto.
    Respuesta: C