Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 4- Ed: 12º - Capítulo 34.Problemas - Ex. 112
112. Certo telescópio refletor, construído como indicado na Figura , possui um espelho esférico com um raio de curvatura de e uma ocular com distância focal igual a . Sabendo que o módulo da ampliação angular é e que o objeto está no infinito, encontre a posição da ocular e a posição e natureza (real ou virtual) da imagem final. (Nota: não é dado por , de modo que a imagem formada pela ocular não está no
infinito.)
Passo 1
Então galera para esse problema temos que primeiro saber como é dado o módulo de ampliação que é dado por:
Onde para essa situação temos o seguinte:
Onde esses ângulos são pequenos, com isso pequenos usar aproximação para pequenos ângulos, então temos que:
Onde é altura da imagem formada pelo espelho, é a distância focal do espelho, é a altura da imagem formada pela ocular e é a distancia entre a ocular e a imagem formada por ela.
Agora só temos que juntar essas informações e ir dando umas mexidas nelas para encontrarmos a posição da ocular, que reparando na imagem ela tem que ser posicionada a uma distância igual a da imagem logo a posição dela é a soma da posição da imagem com a distância .
Passo 2
Vamos lá então, vamos juntar o que temos até agora.
Temos que:
Então galera, nessa montagem de telescópio temos que a imagem criada pelo espelho se torna o objeto para a ocular, então a altura da imagem é iguala a altura do objeto da ocular , assim:
Dando uma pequena arrumada ficamos com o seguinte:
Agora vamos nos atentar a razão , essa é a razão da altura da imagem com a altura do objeto com relação a ocular, então por semelhança de triângulos podemos falar que essa razão é iguala a razão entre a posição da imagem e a posição do objeto, assim:
Isolando já que precisamos dele para encontrar a posição da ocular, temos:
A distância focal do espelho é metade do raio de curvatura, então , assim:
Então a posição da ocular é dada por:
Passo 3
Agora vamos encontrar a posição da imagem formada pela ocular e ver se ela é virtual ou real, vamos fazer isso através da seguinte equação:
Substitui9ndo os valores que temos, ficamos com:
Então temos que:
Como esse resultado positivo temos que nossa imagem é real.
Resposta
A imagem é real.