Ejercicio resuelto de Óptica · Física · Región de Murcia · 2026

Bloque 3: Vibraciones y Ondas [3 puntos]

Opción 3-B.

a) [1,5p] Explique razonadamente, en base a su clasificación como ondas mecánicas o no, por qué la luz puede propagarse en el vacío mientras que el sonido no. Además, mencione en cada caso qué magnitudes físicas oscilan y cómo se orientan dichas oscilaciones respecto a la dirección de propagación.

b) [1,5p] La gráfica adjunta representa la distancia imagen $s'$ en función de la distancia objeto $s$ de una lente delgada. A partir de dicha gráfica, determine la potencia de la lente e indique razonadamente si es convergente o divergente. (Nota: se utiliza el criterio de signos habitual en óptica; distancias negativas a la izquierda de la lente y positivas a la derecha).

$\textbf{a) Explique razonadamente, en base a su clasificación como ondas mecánicas o no, por qué la luz puede propagarse en el vacío mientras que el sonido no, y mencione qué magnitudes oscilan en cada caso. (1,5 puntos)}$

Las ondas se clasifican, según lo que se propaga, en mecánicas y electromagnéticas.

El sonido es una onda mecánica: lo que se propaga es una perturbación de las partículas del medio material, que oscilan en torno a su posición de equilibrio y transmiten el movimiento a sus vecinas por las fuerzas de interacción entre ellas. Sin partículas no hay nada que perturbar, así que el sonido no puede propagarse en el vacío. Lo que oscila es la posición de las partículas y, con ella, la presión y la densidad locales del medio; esas oscilaciones son paralelas a la dirección de propagación, de modo que el sonido es una onda longitudinal.

La luz es una onda electromagnética: lo que se propaga es una perturbación de los campos eléctrico y magnético, que se generan mutuamente al variar con el tiempo y no necesitan soporte material. Por eso la luz sí se propaga en el vacío, y lo hace a $c=3\cdot 10^{8}\ \text{m/s}$. Lo que oscila son el campo eléctrico $\vec E$ y el campo magnético $\vec B$, perpendiculares entre sí y perpendiculares los dos a la dirección de propagación: la luz es una onda transversal.

$\textbf{b) A partir de la gráfica, determine la potencia de la lente e indique razonadamente si es convergente o divergente. (1,5 puntos)}$

La gráfica relaciona la distancia imagen con la distancia objeto, y las dos están ligadas por la ecuación de las lentes delgadas.

$\dfrac{1}{s'}-\dfrac{1}{s}=\dfrac{1}{f'}$

Basta tomar un punto cualquiera de la curva para despejar la distancia focal imagen. Con el objeto a $s=-2\ \text{m}$ la gráfica da $s'=-0{,}4\ \text{m}$.

$\dfrac{1}{f'}=\dfrac{1}{-0{,}4}-\dfrac{1}{-2}=-2{,}5+0{,}5=-2\ \text{m}^{-1}$

$f'=-0{,}5\ \text{m}$

Se comprueba con otro punto: para $s=-1\ \text{m}$ la ecuación predice $s'=-0{,}33\ \text{m}$, que es lo que se lee en la gráfica. Además, cuando $s$ tiende a $-\infty$ la curva tiende a $-0{,}5\ \text{m}$, que es precisamente el foco imagen.

La potencia es la inversa de la distancia focal imagen medida en metros.

$P=\dfrac{1}{f'}=\dfrac{1}{-0{,}5}=-2\ \text{dioptrías}$



La potencia es negativa, luego la lente es divergente. La propia gráfica lo confirma sin hacer cuentas: la distancia imagen es negativa para cualquier posición del objeto, es decir, la imagen se forma siempre del mismo lado que el objeto y es virtual, y su valor absoluto nunca supera los $0{,}5\ \text{m}$, que es el foco. Una lente convergente daría imágenes reales, con $s'$ positiva, en cuanto el objeto estuviera más allá del foco.