Prova scritta di Esperimentazion di Fisica 2 del 14/2/2000 1

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1 Prova scritta di Esperimentazion di Fisica del 4//000 Una lente divergente viene usata per formare un'immagine virtuale di un oggetto reale. L'oggetto è sulla sinistra della lente, a 80 cm, e l'immagine anch'essa sulla sinistra a 40 cm. a) Determinare la distanza focale della lente. b) Se le superfici della lente hanno raggi di curvatura pari a 40 cm e 50 cm, uale è il valore dell'indice di rifrazione della lente? F p 80 f da cui n, 8 f f 80cm 40 f R ( n ) R ( n ) 40

2 i r Prova scritta di Esperimentazion di Fisica del 4//000 Mostrare che se il mezzo sulla sinistra di una lastra a facce piane e parallele è diverso da uello di destra, l'angolo formato dal raggio con la normale nel primo e nel terzo mezzo è lo stesso che si avrebbe se la luce passasse direttamente dal primo al terzo. n n n i fra il primo ed il secondo mezzo si può applicare la legge di Snell n seni n senr e fra il secondo e terzo si ha: da cui si ottiene: n senr n sen i n sen i n sen i l angolo di uscita i non dipende dal mezzo interposto.

3 Prova scritta di Esperimentazion di Fisica del 4//000 L'indice di rifrazione dell'acua per una radiazione monocromatica è n.4. Calcolare il ritardo temporale accusato da una radiazione nell'attraversare una barriera di metri di acua con un angolo di incidenza aria - acua di 0 gradi rispetto ad un eguale radiazione che trova la barriera completamente vuota e che vi incida con lo stesso angolo sulla superficie d'ingresso. 0 m r Spazio percorso senza acua nella vasca:,m cos 0 Spazio percorso con acua nella vasca: spazio percorso r, 7 cos r 0, 9 cosr,5m Il tempo impiegato con senza l acua risulta:, 0 il tempo impiegato con l acua risulta: la differenza in tempo è: t 8,5 0,4 t 8,9ns 7,7ns 9,6ns

4 Prova scritta di Esperimentazion di Fisica del 4//000 4 Supponete di voler scattare una fotografia di voi stessi riflessi in uno specchio piano posto a,m di distanza. Quale sarà la distanza dalla pellicola a cui posizionare l'obiettivo se la focale dell'obiettivo è 5mm? oggetto specchio immagine data dallo specchio 4,4 m p 4,4 f 0,05 5,8mm

5 Prova scritta di Esperimentazion di Fisica del 4//000 5 Un oggetto luminoso ed uno schermo sono posti tra di loro ad una distanza pari a D. Dimostrare che una lente sottile convergente di distanza focale F forma un'immagine reale sullo schermo per due distinte posizioni che sono separate tra di loro di: d ( 4F) D D Indichiamo rispettivamente con p la distanza oggetto lente e lente schermo. Dai dati del problema si ha ( p ) D. La relazione : p può essere riscritta: F da cui p p D D F 0 p D p F uesta euazione di II grado in p ha due soluzioni: D D 4FD D D 4FD p e p Da notare che p e p risultano reali solo se D < 4DF ossia solo se D < 4F. Le due posizioni di focatura dell'oggetto sullo schermo sono separate tra di loro di una distanza d pari a: d ( p p ) D 4FD D( D 4F)

6 Prova scritta di Esperimentazion di Fisica del 4//000 6 Un segnalatore di allarme è costituito da una cella solare che produce una corrente di cortocircuito di ma ed una tensione a vuoto di 6V uando investita da un fascio di luce. La cella è collegata ad un transistor ad emittore comune come presentato in figura. Sapendo che il transistor ha β f h FE 50 e la resistenza della lampadina è di 00Ω, calcolare la corrente che passa nella lampadina uando la cella è illuminata e uando il fascio di luce è interrotto dal passaggio di una persona. La cella solare si può rappresentare come un generatore reale di tensione. 46 ohm cella solare Ib Vbe Vce I 00 ohm LAMPADINA V Fig. Quando la cella è oscurata dal passaggio di una persona, il transistor non conduce ed il circuito diventa: 46 ohm Vce I 00 ohm LAMPADINA V Fig. la corrente che passa nella lampadina risulta: I lampadina mA Se la cella non è oscurata si ha passaggio di corrente nella base del transistor:

7 Prova scritta di Esperimentazion di Fisica del 4// Ib 0,88mA 6 la corrente che fluisce nel collettore risulta: Ic Ib βf 0, mA Per calcolare la corrente che passa nella lampadina è necessario conoscere Vce che si può ottenere con il teorema di thevenin trasformando il circuito nel seguente modo: cella solare Ib Vbe Re Vce Ve Fig. Per calcolare Re e Ve si fa riferimento alla fig. dove i tagli di Thevenin sono stati fatti fra collettore ed emittore. Ne deriva la fig. dove si può ricavare: Ve 00 9,75V Re 7, 4Ω Il circuito per calcolare Vce diventa uello di fig. dove dentro al collettore del transistor ed anche alla Re passa una corrente di 0mA. Si ha uindi: Vce 9,756 Ic Re 9, ,4,5V La Vce appena calcolata è anche la tensione ai capi della lampadina uindi: I lampadina,5 00 7,5mA

8 Prova scritta di Esperimentazion di Fisica del 4//000 8 Un oggetto è posto a cm a sinistra di una lente divergente di focale -6 cm. Una lente convergente di focale cm è posta a distanza d a destra della lente divergente. Trovare la distanza d tale che l'immagine finale sia all'infinito. l l d dove è l immagine formata dalla prima lente divergente da cui 6-4cm 6 la seconda lente deve essere ad una distanza d tale da avere un immagine all infinito, cioè il suo fuoco deve trovarsi in. 4 8cm rappresenta la distanza l - l d dove cm è il fuoco della seconda lente 4