Luz Optica

Respuesta correcta: A) Una imagen virtual, del mismo tamaño y derecha

• A) Una imagen virtual, del mismo tamaño y derechaCorrecto. El espejo plano produce una imagen virtual, porque los rayos reflejados solo parecen provenir de ella. Esa imagen es del mismo tamaño que el objeto y no se puede proyectar sobre una pantalla.
• B) Una imagen real, invertida y del mismo tamañoEsa descripción corresponde a un espejo concave que forma una imagen real. El espejo plano no concentra los rayos en ningun punto, y por eso su imagen nunca es real.
• C) Una imagen virtual, invertida y mas pequenaLa inversion y la reduccion de tamano son caracteristicas del espejo convexo. El espejo plano no modifica ninguna de las dos: su imagen es derecha y del mismo tamaño.
• D) Una imagen real, derecha y del mismo tamañoUna imagen real se puede recoger sobre una pantalla. El espejo plano forma una imagen virtual, y por mucho que se parpadee al cerca, nunca se proyecta en ningun sitio.

Respuesta correcta: C) Porque el retrovisor es un espejo convexo, que produce una imagen virtual y reducida

• A) Porque el retrovisor es un espejo plano mal ajustado a la carcasaUn espejo plano no invierte el texto, y ademas no reduce el tamaño de lo reflejado. La razon de que aparezca invertido y pequeño es la curvatura convexa del retrovisor.
• B) Porque el cristal del retrovisor es de color azul y altera la imagenEl color del cristal cambia algo el tono de lo que se ve, y no su orientacion. El que el texto aparezca al reves se debe a la forma del espejo y no a su coloracion.
• C) Porque el retrovisor es un espejo convexo, que produce una imagen virtual y reducidaCorrecto. El retrovisor es un espejo convexo: reduces el tamaño de la imagen y la hace parecer mas lejana. Ese efecto permite ver un campo mas amplio, aunque por eso los objetos se ven invertidos.
• D) Porque la luz se dispersa al atravesar el vidrio del espejoLa dispersion ocurre al pasar por un prisma o una lente, y no al reflejarse en un espejo. El retrovisor invierte la imagen por su geometria, y no por lo que ocurra con el vidrio.

Respuesta correcta: A) La rapidez, porque en el agua la luz viaja más lenta que en el aire

• A) La rapidez, porque en el agua la luz viaja más lenta que en el aireCorrecto. La luz cambia de rapidez al pasar de un medio a otro, y a eso se le llama refraccion. Su frecuencia no cambia, porque depende de la fuente y no del medio.
• B) La frecuencia, porque cada medio imparte su propia frecuenciaLa frecuencia la fija la fuente de luz y viaja con la onda sin alterarse. Al pasar al agua cambia la rapidez y la longitud de onda, mientras la frecuencia permanece igual.
• C) El color, porque el agua tiene un tono propio que lo modificaEl agua apenas altera el color de la luz, de modo que elrayo sigue siendo practicamente blanco. Lo que cambia al entrar en otro medio es la rapidez y la direccion, y no el tono.
• D) La energía, porque el medio la absorbe y la luz se debilitaAl entrar en el agua la luz apenas pierde intensidad, y su energia por foton no se anula. La magnitud que si cambia al pasar de medio es la rapidez de propagacion de la onda luminosa.

Respuesta correcta: D) Virtual, derecha y menor que el objeto

• A) Real, invertida y mayor que el objetoEsa es la imagen que forma un espejo concave cuando el objeto esta lejos de el. El espejo convexo no concentra los rayos, y por eso su imagen nunca es real ni invertida.
• B) Virtual, invertida y menor que el objetoLa imagen del espejo convexo es derecha, no invertida. La inversion aparece en los espejos concaves, y aqui la orientacion se mantiene tal como esta en el objeto.
• C) Real, derecha y del mismo tamañoUna imagen real se recoge en una pantalla, cosa imposible con un espejo convexo. Ese tipo de imagen tampoco es del mismo tamaño, porque la curvatura reduce el tamano de la imagen reflejada.
• D) Virtual, derecha y menor que el objetoCorrecto. El espejo convexo produce siempre una imagen virtual, derecha y mas pequeña que el objeto, Este ultimo rasgo se debe a que los rayos reflejados se separan y nunca convergen en un punto real.

Respuesta correcta: C) Que los rayos paralelos que pasan por ella se unen en un punto, el foco

• A) Que absorve los colores y por eso concentra la imagenLa absorcion de luz no concentra los rayos. La convergencia se debe a la forma de la lente y a como esta desvía cada rayo al atravesarla, y no a que pierda energia.
• B) Que su superficie es completamente plana y no curvaUna lente plana no concentra nada, porque no desvía los rayos de forma desigual. La imagen real se obtiene por la curvatura de las caras, y no por una superficie plana.
• C) Que los rayos paralelos que pasan por ella se unen en un punto, el focoCorrecto. La lente convergente concentra en su foco los rayos que llegan paralelos. Ese cruce real de rayos es lo que permite formar una imagen que si se recoge en una pantalla.
• D) Que su material es siempre cristal y no plásticoEl material de la lente no determina si la imagen es real. Lo decisivo es la forma del conjunto, y un plástico con la curvatura adecuada también puede formar imágenes reales.

Respuesta correcta: A) Que cada color se refracta en un ángulo distinto al cambiar de rapidez en el vidrio

• A) Que cada color se refracta en un ángulo distinto al cambiar de rapidez en el vidrioCorrecto. La luz blanca es una mezcla de colores de distinta frecuencia. Cada una se refracciona de forma diferente al entrar al vidrio, y por eso al salir se ven separados.
• B) Que el prisma tiene el color de cada uno de los siete coloresEl prisma no contiene los colores, sino que los separa. Es material casi transparente, y lo que desvia cada componente de la luz blanca es su propia refraccion en el vidrio.
• C) Que la luz blanca se divide en el prisma por su temperaturaLa temperatura del prisma puede influir poco en el resultado, y no es lo que separa los colores. La causa de la dispersion es la diferencia de refraccion entre frecuencias distintas.
• D) Que el vidrio del prisma absorbe los colores y luego los emiteEl vidrio no absorbe los colores para reemitirlos. Si lo hiciera, la luz que sale seria mas debil, y no una gama ordenada de colores, que es lo que caracteriza a la dispersion.

Respuesta correcta: C) La ley de reflexión, que iguala el ángulo de incidencia con el de reflexión

• A) La ley de refracción, que cambia el ángulo al cambiar de medioLa refracción ocurre cuando la luz pasa de un medio a otro, no cuando se refleja en una superficie. Al reflejarse en un espejo, la luz no cambia de medio, y se aplica la ley de reflexion.
• B) La ley de Snell, que relaciona los ángulos con los índices del medioLa ley de Snell pertenece a la refracción, donde intervienen dos medios distintos. En el caso de un espejo, la luz no entra en otro material, de modo que no se aplica esa relacion.
• C) La ley de reflexión, que iguala el ángulo de incidencia con el de reflexiónCorrecto. La ley de reflexion establece que el rayo reflejado forma con la normal el mismo angulo que el rayo incidente. Los dos angulos se miden respecto a la normal, y no respecto a la superficie.
• D) El principio de inercia, que mantiene constante la dirección del rayoLa inercia se aplica a los cuerpos en movimiento, y no a los rayos de luz. Lo que fija el angulo del rayo reflejado es una relacion geometrica entre incidencia y reflexion, no la conservacion del momento.

Respuesta correcta: A) La refracción, porque los rayos que suben del fondo cambian de dirección al salir del agua

• A) La refracción, porque los rayos que suben del fondo cambian de dirección al salir del aguaCorrecto. La luz que sube del fondo cambia de dirección al pasar del agua al aire y llega al ojo desde un punto mas cercano. El ojo interpreta ese punto como si estuviera en el fondo, y por eso parece mas bajo.
• B) La reflexión, porque el fondo devuelve la luz al observadorEl fondo devuelve algo de luz, pero no por reflexion especular. Es el cambio de direccion al salir del agua, es decir la refraccion, lo que desplaza la imagen aparente del fondo.
• C) La dispersión, porque el agua separa los colores de la luzLa dispersion separa colores, y no desplaza la posicion aparente de un objeto. Lo que hace que el fondo parezca mas alto es la refraccion, que curva hacia arriba la trayectoria de los rayos.
• D) La interferencia, porque dos ondas se suman al llegar al ojoLa interferencia requiere dos ondas que se superponen, cosa que no ocurre al mirar el fondo. El desplazamiento aparente de la imagen se debe al cambio de direccion de la luz, no a la suma de ondas.

Respuesta correcta: A) 3 metros, porque la longitud de la sombra es proporcional a la altura

• A) 3 metros, porque la longitud de la sombra es proporcional a la alturaCorrecto. A igual hora y con el mismo sol, la sombra guarda la misma proporcion que el objeto. Si 2 metros de altura dan 1 de sombra, 6 metros de altura daran 3 de sombra.
• B) 6 metros, porque la sombra tiene siempre la misma longitud que la pértigaLa sombra es mas corta que el objeto cuando el sol esta alto. Medir 1 metro de sombra para una pertiga de 2 metros muestra esa diferencia, y no una relacion de uno a uno.
• C) 1 metro, porque la sombra no depende de la altura del objetoLa sombra si depende de la altura. Con el mismo sol, un objeto mas alto proyecta una sombra mas larga, de modo que una pertiga de 6 metros no puede dar la misma sombra de 1 metro.
• D) 12 metros, porque la altura se triplica y la sombra se multiplica por seisMultiplicar por seis no corresponde a ninguna relacion de la geometria del caso. Con la misma proporcion de uno a dos, la sombra de 6 metros de altura es de 3 metros, y no de 12.

Respuesta correcta: B) Convergente, porque concentra los rayos y engorda el objeto cercano

• A) Divergente, porque separa los rayos y reduce la imagenUna lente divergente forma imagenes mas pequenas, nunca mayores. Como la lupa amplia el objeto, la única opcion posible es una lente convergente, y no una divergente.
• B) Convergente, porque concentra los rayos y engorda el objeto cercanoCorrecto. La lupa es una lente convergente usada como lupa. Colocada cerca del objeto forma una imagen virtual, derecha y mayor, que es lo que permite ver los detalles ampliados.
• C) Plana, porque no modifica la dirección de los rayosUna lente plana no cambia la direccion de la luz y, por tanto, no agranda nada. El efecto de ampliacion de una lupa se debe a su curvatura, y no a una superficie plana.
• D) Cylindrica, porque aumenta solo una de las dimensionesUna lente cilindrica altera una sola direccion y se usa para estirar un texto, no para ampliar una imagen completa. La lupa que agranda en los dos ejes es una lente convergente de forma circular.

Respuesta correcta: A) La Luna, que se interpone entre el Sol y la Tierra

• A) La Luna, que se interpone entre el Sol y la TierraCorrecto. En un eclipse total la Luna queda entre el Sol y la Tierra y bloquea la luz solar. Durante la totalidad, la corona solar queda visible alrededor del disco oscuro de la Luna.
• B) La Tierra, que se interpone entre el Sol y la LunaEsa es la disposicion de un eclipse lunar, no de uno solar. En el eclipse de Sol el cuerpo que se interpone es la Luna, y es ella la que oculta la estrella.
• C) Las nubes, que bloquean temporalmente el paso de la luzLas nubes producen una ocultacion parcial y difusa, y no un eclipse. El eclipse total exige que la Luna se alinee con precision entre el Sol y la Tierra.
• D) La atmósfera, que desvía los rayos fuera de la superficieLa atmosfera dispersa parte de la luz y produce el resplandor del cielo, y no un eclipse total. El oscurecimiento completo se debe a la alineacion exacta de la Luna con el Sol.

Respuesta correcta: C) Detrás del observador, con la lluvia enfrente

• A) Delante del observador, mirando directamente hacia élMirar de frente al sol no permite ver el arcoiris. Ese es precisamente el lado que debe quedar a la espalda, porque la luz debe entrar por la espalda del observador.
• B) Justo encima del observador, en el cenit del cieloCon el sol en el cenit la dispersion se produce en angulos muy distintos de los que alcanza el ojo. El arcoiris exige que el sol este bajo, detras de quien observa.
• C) Detrás del observador, con la lluvia enfrenteCorrecto. Para ver el arcoiris el sol debe quedar a la espalda de quien mira y el agua de la lluvia debe estar enfrente. La luz se refracta, se dispersa y se refleja dentro de las gotas.
• D) En cualquier posición, porque el arcoiris siempre es visibleEl arcoiris solo se ve con una disposicion concreta del sol, del agua y del observador. Con el sol delante o en alto, los rayos dispersos no llegan a la posicion donde el ojo los espera.

Respuesta correcta: B) Es una proyección del propio objeto, porque la luz no lo atraviesa

• A) Es un círculo, porque toda fuente luminosa produce formas redondasLa forma de la sombra depende de la del objeto que la proyecta. Un cuerpo opaco rectangular da una sombra rectangular, de modo que la forma no proviene de la fuente.
• B) Es una proyección del propio objeto, porque la luz no lo atraviesaCorrecto. Un cuerpo opaco bloquea la luz y la fuente no puede iluminar la region que queda tras el. En esa zona se proyecta una figura con la misma forma que el objeto.
• C) No se proyecta ninguna sombra, porque la luz rodea al objetoUn cuerpo opaco no deja pasar la luz, y por eso interrumpe los rayos que lo alcanzarian. Esa interrupcion es precisamente lo que produce una region oscura con la forma del objeto.
• D) Es una imagen invertida del objeto, como en un espejoLa sombra es una simple proeccion, sin relacion de inversion ni de aumento. Una imagen especular invertida requiere un espejo, y no aparece simplemente al bloquear luz con un cuerpo opaco.

Respuesta correcta: A) Que la luz viaja en el vacío y el sonido necesita un medio material

• A) Que la luz viaja en el vacío y el sonido necesita un medio materialCorrecto. La luz es una onda electromagnética y se propaga sin necesidad de materia. El sonido es una onda mecanica y requiere particulas que vibren, de modo que no existe en el vacio.
• B) Que el sonido viaja en el vacío y la luz necesita un medioLa relacion esta invertida. Es la luz la que se propaga sin medio, mientras que el sonido, al ser onda mecanica, queda detenido en el vacio.
• C) Que ambas necesitan un medio, pero la luz necesita uno menos densoLa luz no necesita ningun medio para propagarse. En el espacio entre las galaxias, lejos de cualquier materia, sigue viajando, mientras que el sonido ahi no puede existir.
• D) Que ninguna de las dos puede viajar en el vacíoEso es cierto solo para el sonido. La luz, al ser una onda electromagnética, se propaga en el vacio, y por eso vemos la luz de estrellas lejanas que llegan a la Tierra.

Respuesta correcta: A) Que aumenta el tamaño aparente del astro al reunir más luz en un punto

• A) Que aumenta el tamaño aparente del astro al reunir más luz en un puntoCorrecto. Un telescopio capta mucha mas luz que el ojo y la concentra, de modo que el astro se ve mayor y mas brillante. Esa ganancia es lo que permite observar objetos muy distantes.
• B) Que acerca físicamente el astro al observadorNingun telescopio desplaza al astro. Lo que aumenta es el tamaño aparente de la imagen, mientras que la distancia real del objeto permanece igual.
• C) Que elimina la atmósfera, que es la causa de la seeingEl telescopio no suprime la atmosfera, y la seeing sigue afectando a la imagen. Para reducir ese efecto existen filtros y tecnicas de adaptacion, pero ninguna consiste en eliminar el aire.
• D) Que cambia el color real del astro al observarloEl color que registra el telescopio es el color emitido por el astro, modulando por la atmosfera. El aumento de luz no altera el tono, y solo lo hace parecer mas intenso.

Respuesta correcta: B) Ralentiza su propagación y cambia de dirección en la interfaz

• A) Acelera su propagación porque encuentra más densidadUna mayor densidad optica no acelera la luz, sino que la frena. El indice de refraccion relaciona la rapidez en el vacio con la del medio, y al ser mayor de uno la rapidez disminuye.
• B) Ralentiza su propagación y cambia de dirección en la interfazCorrecto. Al pasar a un medio opticamente mas denso, la luz baja su rapidez y se desvía hacia la normal. La razon entre las dos rapideces es precisamente el indice de refraccion, 1,3 en este caso.
• C) Mantiene su rapidez y su dirección porque la luz no se alteraLa luz si cambia de rapidez al pasar de un medio a otro. En la interfaz entre aire y agua se produce una refraccion, que altera tanto la rapidez como la direccion del rayo.
• D) Ralentiza su propagación pero sigue en línea rectaLa frenada y el cambio de direccion van juntos en la refraccion. Si la luz solo cambiara de rapidez sin desviarse, no habria refraccion, y eso no ocurre al atravesar la interfaz del agua.

Respuesta correcta: C) La reflexión total interna, que obliga a la luz a seguir la curva del material

• A) La refracción continua, que desvía la luz poco a poco en cada choqueEn la fibra la luz no se refracta hacia fuera, sino que se refleja por dentro. Ese fenomeno se llama reflexión total interna, y es lo que permite que la luz no se escape del material.
• B) La absorción del cladding, que convierte la luz en calor dentro de la fibraLa fibra está diseñada para perder lo menos posible, no para absorber. Si la luz se absorbiera, no llegaria al otro extremo, y por eso el revestimiento existe precisamente para impedir esa fuga.
• C) La reflexión total interna, que obliga a la luz a seguir la curva del materialCorrecto. La luz que entra en la fibra por un extremo se choca con las paredes desde dentro y se refleja por completo. Asi queda atrapada y puede recorrer trayectorias curvas casi sin perder intensidad.
• D) La difracción en el núcleo, que curva la luz alrededor de cada obstáculoLa difracción ocurre cuando la luz pasa por aberturas muy pequeñas comparadas con su longitud de onda. En la fibra optica lo dominante es la reflexión interna, y no ese desvío de la luz alrededor de los bordes.

Respuesta correcta: A) Rojo, porque el filtro deja pasar el rojo y absorbe los demás colores

• A) Rojo, porque el filtro deja pasar el rojo y absorbe los demás coloresCorrecto. Un filtro de color deja pasar la componente de su propio tono y absorbe el resto. Por eso la luz blanca se vuelve roja al atravesar un filtro rojo, y se oscurece al usar dos filtros de colores distintos.
• B) Blanco, porque el filtro no modifica el color de la luz que lo atraviesaEl filtro modifica precisamente el color de la luz que lo atraviesa. Es selectivo, de modo que transmite su propio color y retiene los otros, y por eso la salida ya no es blanca.
• C) Azul, porque el filtro rojo y el azul se combinan en la pantallaUn filtro no combina colores, sino que los selecciona. Al poner un filtro rojo delante de la luz blanca, el color que llega es el rojo, y no una mezcla con el azul.
• D) Verde, porque es el color que queda al restar el rojo y el azulRestar colores no es como restar cantidades, y un filtro no opera de esa manera. El filtro rojo transmite el rojo y absorbe el resto, de modo que a la pantalla solo llega ese color.

Respuesta correcta: A) Que el convexo curva hacia afuera y el cóncavo hacia adentro

• A) Que el convexo curva hacia afuera y el cóncavo hacia adentroCorrecto. La cara reflectante del espejo convexo abomba hacia el observador, mientras que en el cóncavo se hunde hacia el interior. Esa diferencia de curvatura decide si los rayos se separan o se concentran.
• B) Que el convexo es plano y el cóncavo es curvoLos dos espejos son curvos, y lo que cambia es el sentido de esa curvatura. El espejo plano es un caso aparte, porque no concentra ni separa los rayos, y su imagen es del mismo tamaño.
• C) Que el cóncavo tiene el doble de radio que el convexoEl radio de curvatura no es lo que distingue a uno del otro. Ambos pueden tener el mismo radio y seguir siendo opuestos, porque lo que define su comportamiento es hacia donde se curvan los rayos al reflejarse.
• D) Que el convexo refleja solo la luz que llega de frenteUn espejo convexo refleja la luz que llega desde cualquier dirección, y la imagen sale virtual. Lo que hace es reducir el campo de visión útil, y no seleccionar una única dirección de incidencia.

Respuesta correcta: B) A unos 1.000 metros, porque el sonido viaja cerca de 340 metros por segundo

• A) A unos 3 metros, porque el tiempo medido equivale a la distancia en metrosConvertir segundos directamente en metros no tiene sentido. Hay que multiplicar el tiempo por la rapidez del sonido, y no usar una equivalencia uno a uno.
• B) A unos 1.000 metros, porque el sonido viaja cerca de 340 metros por segundoCorrecto. El sonido recorre aproximadamente 340 metros cada segundo, de modo que 3 segundos equivalen a unos 1.020 metros. La luz es tan rapida que su llegada se percibe instantanea junto al relampago.
• C) A unos 90 metros, porque el sonido es tres veces más lento que la luzLa luz no es tres veces mas rapida, sino millones de veces mas rapida que el sonido. Por eso el trueno se oye segundos despues, mientras que el relampago se ve practicamente al instante.
• D) A unos 30 kilómetros, porque un trueno se oye a mucha distancia siempreUn trueno a 30 kilometros tardaria casi dos minutos en oírse. Con 3 segundos de diferencia, la tormenta esta bastante cerca, y la cuenta da alrededor de un kilometro.