Scheda di esercizi di Onde, suono e ottica con soluzioni

Un raggio di luce in glicerolo (n = 1,47) incide su una superficie di separazione piana con acrilico (n = 1,49) con un angolo di 60° rispetto alla normale. Trova l’angolo di rifrazione θ₂, misurato dalla normale.

Una corda di lunghezza 0,8 m e massa 15 g è tesa con una tensione di 100 N. Trova la velocità v delle onde trasversali su di essa.

Un osservatore si muove a 15 m/s allontanandosi da una sorgente ferma di 500 Hz. La velocità del suono è 343 m/s. Trova la frequenza f′ percepita dall’osservatore.

Un oggetto alto 1 cm si trova a 40 cm davanti a una lente sottile convergente con distanza focale di 20 cm. Trova l’altezza dell’immagine h_i (negativa per un’immagine capovolta).

Una fibra ottica ha un nucleo con n₁ = 1,62 e un mantello con n₂ = 1,6. Trova il massimo angolo θ_a rispetto all’asse della fibra con cui la luce proveniente dall’aria può entrare nell’estremità della fibra ed essere ancora guidata dalla riflessione totale interna.

Un sensore di parcheggio fermo invia ultrasuoni di 40 kHz verso un’auto che si allontana a 5 m/s. Trova la frequenza f″ dell’eco che torna al sensore (velocità del suono 343 m/s).