🔍
Escribe al menos 2 caracteres...
AndalucíaAndalucía
MadridMadrid
CataluñaCataluña
GaliciaGalicia
MurciaMurcia
ValenciaValencia
En construcciónAñadimos comunidades, materias, años y soluciones de forma progresiva y constante.
T4: Óptica
Óptica geométrica
Problema
2025 · Ordinaria · Suplente
C-b1
Examen

Un objeto de 4 cm4 \text{ cm} de altura que está situado a 75 cm75 \text{ cm} del vértice de un espejo esférico cóncavo produce una imagen invertida a 37,5 cm37,5 \text{ cm} del espejo.

i) Indique el criterio de signos utilizado y halle el radio del espejo.ii) Calcule la altura de la imagen.iii) Realice el trazado de rayos y justifique su construcción.
Espejos cóncavosTrazado de rayosAumento lateral
Resolución de Espejo Esférico Cóncavo
i) Indique el criterio de signos utilizado y halle el radio del espejo.

Se utiliza el criterio de signos de la norma DIN (o convenio real de signos), donde el vértice del espejo se sitúa en el origen de coordenadas (0,0)(0,0). El eje óptico coincide con el eje XX. Las distancias a la izquierda del vértice son negativas, por lo que la distancia del objeto es s=75 cm=0,75 ms = -75 \text{ cm} = -0,75 \text{ m}. Puesto que la imagen es invertida en un espejo cóncavo, debe ser una imagen real formada frente al espejo, por lo tanto s=37,5 cm=0,375 ms' = -37,5 \text{ cm} = -0,375 \text{ m}.Para hallar el radio RR, utilizamos la ecuación fundamental de los espejos esféricos:

1s+1s=2R\frac{1}{s'} + \frac{1}{s} = \frac{2}{R}

Sustituyendo los valores en unidades del Sistema Internacional:

10,375 m+10,75 m=2R\frac{1}{-0,375 \text{ m}} + \frac{1}{-0,75 \text{ m}} = \frac{2}{R}
2,671,33=2R4 m1=2R-2,67 - 1,33 = \frac{2}{R} \Rightarrow -4 \text{ m}^{-1} = \frac{2}{R}
R=24=0,5 mR = \frac{2}{-4} = -0,5 \text{ m}

El radio del espejo es 0,5 m-0,5 \text{ m} (o 50 cm-50 \text{ cm}), donde el signo negativo indica que el centro de curvatura está a la izquierda del vértice, propio de un espejo cóncavo.

ii) Calcule la altura de la imagen.

Utilizamos la fórmula del aumento lateral MLM_L para relacionar las alturas del objeto (yy) y de la imagen (yy'):

ML=yy=ssM_L = \frac{y'}{y} = -\frac{s'}{s}

Sustituyendo la altura del objeto y=0,04 my = 0,04 \text{ m} y las distancias calculadas:

y0,04 m=0,375 m0,75 m\frac{y'}{0,04 \text{ m}} = -\frac{-0,375 \text{ m}}{-0,75 \text{ m}}
y0,04=0,5y=0,04(0,5)=0,02 m\frac{y'}{0,04} = -0,5 \Rightarrow y' = 0,04 \cdot (-0,5) = -0,02 \text{ m}

La altura de la imagen es 0,02 m-0,02 \text{ m} (o 2 cm-2 \text{ cm}). El signo negativo confirma que la imagen está invertida respecto al objeto.

iii) Realice el trazado de rayos y justifique su construcción.
FF'ObjetoImagenLente convergente

La construcción gráfica se justifica mediante el trazado de tres rayos principales que parten del extremo superior del objeto: 1) Un rayo paralelo al eje óptico que, tras reflejarse, pasa por el foco FF. 2) Un rayo que pasa por el foco FF y se refleja paralelo al eje óptico. 3) Un rayo que pasa por el centro de curvatura CC y se refleja sobre sí mismo. El punto donde convergen estos rayos es la posición de la imagen. Al estar el objeto más allá del centro de curvatura (s>R|s| > |R|), la imagen resultante es real, invertida y de menor tamaño.