Problema 8 · Física PAU Extremadura Extraordinaria 2024

Tema: Óptica geométrica: lentes delgadas y formación de imágenes · Del examen Extraordinaria (2024)

Enunciado

Con una lente delgada biconvexa de 3 dioptrías se forma una imagen real, invertida y de tamaño doble que el objeto correspondiente, que es de 2 cm de altura.

a)

(1 punto) Dibuja el diagrama de rayos correspondiente y calcula la distancia a la que está el objeto y la distancia a la que se forma la imagen.

b)

(1 punto) Si el objeto se coloca ahora a 10 cm de la lente, justifica mediante el diagrama de rayos correspondiente cuáles serán las características de la imagen formada y calcula su tamaño y su posición.

Enunciado: Problema 8 · Física PAU Extremadura Extraordinaria 2024

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Distancia / posición del objeto (ss)

Solución: -50 cm / -0,5 m / 50 cm / 0,5 m

a) Distancia / posición de la imagen (s′s')

Solución: 100 cm / 1 m

b) Características de la imagen

Solución: Virtual, derecha y de mayor tamaño

b) Posición de la imagen (s′s')

Solución: -14,3 cm / -0,143 m / -100/7 cm / -1/7 m

b) Tamaño de la imagen (y′y')

Solución: 2,86 cm / 20/7 cm / 0,0286 m

Diagramas de rayos de los apartados a) y b)

Solución: Apartado a (0,5 puntos): Diagrama de rayos de lente convergente con el objeto más allá del foco (s=−50 cms = -50\text{ cm}, f′=33,3 cmf' = 33{,}3\text{ cm}). Un rayo paralelo al eje óptico se refracta pasando por el foco imagen F′F'. Un rayo que pasa por el centro óptico continúa sin desviarse. Ambos rayos convergen en s′=100 cms' = 100\text{ cm}, formando una imagen real e invertida de doble tamaño. Apartado b (0,25 puntos): Diagrama de rayos con el objeto entre el foco y la lente (s=−10 cms = -10\text{ cm}, f′=33,3 cmf' = 33{,}3\text{ cm}). El rayo paralelo al eje óptico se refracta pasando por F′F'; el rayo que pasa por el centro óptico continúa sin desviación. Al ser divergentes, se prolongan hacia atrás intersecándose a la izquierda de la lente (s′=−14,3 cms' = -14{,}3\text{ cm}), formando una imagen virtual, derecha y aumentada.

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