Scheda di esercizi di Onde, suono e ottica con soluzioni

Un’onda sonora nell’aria si propaga a 340 m/s con una lunghezza d’onda di 6,8 m. Trova la sua frequenza f.

Luce con lunghezza d’onda di 589 nm nel vuoto entra in acqua (n = 1,33). Trova la sua lunghezza d’onda λ all’interno del materiale.

La luce si propaga in acqua (n = 1,33) verso una superficie di separazione piana con aria (n = 1,00). Trova l’angolo critico θ_c oltre il quale viene totalmente riflessa.

Un tubo chiuso a un’estremità ha una lunghezza di 0,5 m. La velocità del suono è 343 m/s. Trova la frequenza f₁ della sua fondamentale (prima armonica).

Due lenti sottili hanno lo stesso asse, a 10 cm di distanza: la lente 1 con f₁ = 20 cm e la lente 2 con f₂ = −20 cm. Un oggetto si trova a 30 cm davanti alla lente 1. Trova la posizione d_i2 dell’immagine finale misurata dalla lente 2 (positiva oltre la lente 2, convenzione reale = positivo).

Una fibra ottica ha un nucleo con n₁ = 1,48 e un mantello con n₂ = 1,43. 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.