Física M optica y electrónica

1. (Opción múltiple): Según el principio de dualidad onda-partícula de la radiación electromagnética, la luz puede describirse como: a) Una corriente de electrones que viaja a la velocidad de la luz. b) Una vibración mecánica del aire similar al sonido. c) Una onda magnética que no transporta energía. d) Una onda electromagnética o un conjunto de partículas llamadas fotones, dependiendo del fenómeno observado.

2. (Verdadero o Falso): El índice de refracción n indica cuánto disminuye la velocidad de la luz al propagarse por un medio respecto al vacío. V. F.

3. (Opción múltiple): ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el índice de refracción es correcta?. a) cuanto mayor es el índice de refracción, mayor es la velocidad de la luz en el medio. b) el aire tiene un índice de refracción mayor que el diamante. c) cuanto mayor es el índice de refracción, menor es la velocidad de la luz en el medio. d) el índice de refracción del vacío depende de la longitud de onda.

4. (Opción múltiple): La dispersión cromática y la dispersión (scattering) son fenómenos distintos que afectan la propagación de la luz o de partículas. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente la diferencia principal entre ambas?. a) la dispersión cromática implica un cambio de dirección de la luz al chocar con átomos, mientras que el scattering separa la luz en sus diferentes longitudes de onda. b) la dispersión cromática depende de la variación del índice de refracción con la longitud de onda, mientras que el scattering implica el cambio de dirección y/o energía de partículas incidentes. c) ambas producen la separación del haz en diferentes colores visibles. d) ambas se deben a interacciones inelásticas entre electrones y fotones.

5. (Verdadero o Falso): La óptica geométrica se basa en el estudio de los fenómenos de reflexión y refracción de la luz, considerando también efectos de dispersión, absorción y difracción. V. Falso.

6. (Verdadero o Falso). En microscopía óptica, cada lente está constituida por varios dioptrios esféricos combinados que comparten un mismo eje óptico. V. F.

7. (Opción múltiple): En la óptica geométrica, la aproximación paraxial permite simplificar los cálculos de formación de imagen. ¿En qué consiste esta aproximación?. a) en analizar únicamente los rayos que inciden muy próximos al eje óptico y con ángulos pequeños. b) en considerar todos los rayos de luz que atraviesan el sistema óptico, sin importar su ángulo respecto al eje. c) en suponer que los rayos de luz se comportan como ondas, teniendo en cuenta fenómenos de difracción e interferencia. d) en despreciar el eje óptico y asumir que todos los rayos son paralelos.

8. (Verdadero o Falso): En óptica geométrica, una imagen real se forma cuando los rayos de luz parecen provenir de un punto, mientras que una imagen virtual se forma cuando los rayos convergen físicamente en un punto del espacio. V. F.

15. (Opción múltiple) Cuando se utiliza una lupa (microscopio simple) para observar un objeto muy de cerca, se dice que el ojo trabaja sin fatiga de acomodación del cristalino. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones explica correctamente este fenómeno?. a) porque la lupa proyecta una imagen real sobre la retina, eliminando la necesidad de enfoque ocular. b) porque la lupa hace que los rayos emergentes sean paralelos, formando una imagen virtual al infinito, de modo que el ojo no necesita ajustar el cristalino para enfocar. c) porque el cristalino cambia continuamente su curvatura para mantener la imagen enfocada a distintas distancias. d) porque el ojo se acomoda al punto próximo del observador, donde la visión es más precisa.

16. (Verdadero o Falso) El objetivo del microscopio compuesto produce una imagen real, invertida y mayor, mientras que el ocular la transforma en una imagen virtual y magnificada. V. F.

17. (Opción múltiple): En el contexto de la resolución óptica, ¿cuál de las siguientes afirmacionesdescribe correctamente este concepto según el texto?. a) la resolución óptica mide el brillo o la intensidad de la luz que pasa por un sistema óptico. b) la resolución óptica indica la cantidad de aumento que proporciona un microscopio. c) la resolución óptica es la capacidad de un sistema para distinguir dos puntos muy próximos como entidades separadas. d) la resolución óptica solo depende del tipo de detector utilizado.

9. (Opción múltiple) En la microscopía de campo claro (brightfield), ¿cuál es el mecanismo principal de generación de contraste en la imagen?. a) la muestra produce luz propia que resalta sobre un fondo oscuro. b) el contraste se genera por absorción o dispersión diferencial de la luz en regiones con distinta densidad o composición. c) el contraste depende únicamente de la longitud de onda de la luz utilizada. d) el contraste se obtiene por interferencia entre haces de luz coherente.

20. (Opción múltiple) ¿Qué característica diferencia fundamentalmente la microscopía de campo oscuro (darkfield) de la de campo claro?. a) en darkfield se observa una muestra brillante sobre un fondo oscuro, debido a la luz dispersada por la muestra. b) en darkfield se utiliza un filtro polarizador para generar contraste. c) en darkfield se observan solo las regiones que absorben luz, apareciendo oscuras sobre fondo blanco. d) en darkfield la luz atraviesa directamente la muestra hacia el objetivo.

21. (Verdadero o Falso) La profundidad de campo indica la distancia en el eje óptico donde la muestra se mantiene nítida. V. F.

22. (Opción múltiple) ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente la diferencia entre las aberraciones geométricas y las cromáticas en sistemas ópticos?. a) las aberraciones geométricas dependen de la longitud de onda de la luz, mientras que las cromáticas se deben a imperfecciones de la forma de las lentes. b) las aberraciones cromáticas afectan la forma de la imagen, mientras que las geométricas modifican su color. c) ambas aberraciones se deben únicamente a defectos de pulido en la superficie de las lentes. d) las aberraciones geométricas se originan por imperfecciones en la forma o alineación de las lentes, mientras que las cromáticas se deben a la dependencia del índice de refracción con la longitud de onda.

23. (Opción múltiple) ¿Cuál de las siguientes afirmaciones define correctamente el fenómeno de polarización de la luz?. a) es el proceso mediante el cual la luz cambia su frecuencia al pasar de un medio a otro. b) es la separación de la luz blanca en sus colores componentes. c) es la propiedad de la luz por la cual el campo eléctrico de la onda se orienta en una sola dirección o plano de vibración. d) es el aumento de la intensidad luminosa al reflejarse sobre una superficie.

24. (Verdadero / falso) El rango de longitudes de onda del espectro visible se extiende aproximadamente entre 250 y 700 nm. V. F.

25. (Verdadero / Falso) Los materiales más densos suelen presentar índices de refracción más elevados. V. F.

26. Cuando ocurre una reflexión total, no hay refracción de la luz. V. F.

27. Los términos working distance y profundidad de campo significan lo mismo. V. F.

28. Las lentes ópticas están fabricadas con materiales transparentes a la luz visible. V. F.

29. La resolución de un microscopio compuesto depende de la apertura numérica (NA) de sus lentes. V. F.

2. (Verdadero o Falso): Al aumentar el voltaje de aceleración V, los electrones adquieren mayor energía cinética y, por tanto, su longitud de onda (λ) disminuye. V. F.

3. (Pregunta de opción múltiple) ¿Por qué la microscopía electrónica requiere operar en condiciones de alto vacío, mientras que la microscopía óptica no?. a) Porque los electrones pueden dispersarse al chocar con moléculas de gas,degradando la imagen. b) Porque la luz visible también se dispersa fácilmente en el aire. c) Porque el vacío aumenta la intensidad luminosa del microscopio. d) Porque los electrones necesitan oxígeno para generar la imagen.

4. Observa las dos imágenes de partículas de aluminio, ambas obtenidas bajo condiciones óptimas de operación para cada microscopio. Indica cuál corresponde a microscopio óptico i microscopio electrónico de barrido (SEM). a) Menor profundidad de campo, menor nitidez y límites difusos entre partículas: Microscopía óptica. b) Ambas imágenes presentan igual profundidad de campo, pero diferente aumento. c) Mayor profundidad de campo, alta resolución y aspecto tridimensional : Microscopía electrónica de barrido (SEM). D) NINGUNA DE LAS ANTERIORES.

5. (Verdadero o Falso): En la dispersión (scattering) elástica, el electrón incidente cambia su dirección y pierde elásticamente parte de su energía cinética al interactuar con los átomos de la muestra. V. F.

6. (Opción múltiple): En la ecuación que describe la intensidad de electrones dispersados en microscopía. a) I0 es el número de electrones dispersados, N el número de átomos por unidad de volumen y t el tiempo de exposición. b) σ representa la energía perdida por los electrones durante el scattering. c) Is es el número de electrones incidentes que atraviesan la muestra sin interactuar. d) N representa el número de elementos dispersores por unidad de volumen, t el espesor de la muestra y σ la sección eficaz de scattering.

7. (Opción múltiple): Durante el scattering inelástico en microscopía electrónica, uno de los posibles procesos es la ionización atómica o excitación de capas internas. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente este fenómeno?. a) El electrón primario cambia de dirección sin pérdida de energía, produciendo patrones de difracción. b)El electrón primario expulsa un electrón de las capas internas del átomo (por ejemplo, K o L), y la energía liberada da lugar, entre otros, a la emisión de rayos X o electrones Auger. c) El electrón primario excita únicamente electrones de valencia, sin generar emisión detectable. D) Es un proceso muy frecuente que no aporta información analítica.

8. (Verdadero o Falso): En microscopía electrónica, el volumen de interacción del haz con la muestra disminuye cuando se aumenta el voltaje de aceleración, ya que los electrones penetran menos profundamente en el material. V. F.

9. (Verdadero o Falso): En microscopía electrónica, el volumen de interacción del haz con la muestra aumenta cuando el número atómico (Z) del material es mayor. V. F.

10. (Opción múltiple): ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente a los electrones secundarios (SE) detectados en un microscopio electrónico de barrido (SEM)?. a) Se originan por scattering inelástico con los electrones de valencia, tienen baja energía (< 50 eV) y proporcionan información topográfica de la superficie. b)Son generados por scattering elástico entre los electrones primarios y los núcleos atómicos, con alta energía (varios keV). c) Son los responsables del contraste composicional, ya que su probabilidad de emisión depende fuertemente del número atómico Z. Son electrones del haz primario que atraviesan la muestra sin interactuar.

10. (Opción múltiple): En el SEM, los electrones retrodispersados (BSE) se caracterizan por: Ser el resultado de scattering inelástico y emitir señales de baja energía (< 50 eV). Ser electrones del haz primario que son desviados por scattering elástico y cuya probabilidad de emisión aumenta con el número atómico Z. Ser electrones generados en la superficie y responsables del contraste topográfico. Ser electrones atrapados en el detector que no contribuyen a la formación de imagen.

11. (Verdadero o Falso): En el SEM, las muestras no conductoras pueden observarse directamente sin recubrimiento, ya que el haz de electrones no produce acumulación de carga eléctrica sobre su superficie. V. F.

12. (Opción múltiple): Durante la interacción del haz electrónico con la muestra en un microscopio electrónico, se pueden generar rayos X característicos. ¿Cuál de las siguientes opciones describe correctamente este proceso?. a) Un electrón primario excita un electrón de una capa interna (por ejemplo, K), y un electrón de una capa superior ocupa la vacante, emitiendo un fotón X de alta energía. b) Un electrón primario expulsa un electrón de la capa más externa, generando un fotón de baja energía. c)Un electrón secundario produce fotones X continuos al atravesar la muestra. d) Un electrón retrodispersado induce la emisión de fotones visibles mediante catodoluminiscencia.

13. (Opción múltiple): En la técnica SEM-EDX, los rayos X característicos se utilizan para: a) Medir la energía de los electrones secundarios emitidos por la superficie de la muestra. b) Obtener información sobre la composición química y cuantificar los elementos presentes en la muestra. c) Determinar el relieve y la topografía superficial de la muestra. d) Generar imágenes tridimensionales de alta resolución mediante electrones retrodispersados.

14. En la microscopia electrónica se utilizan los electrones Auger. V. F.

15. Los electrones secundarios se generan normalmente en la zona de interacción del sustrato con el haz incidente de electrones más cercana a la superficie. V. F.

16. Los electrones retro dispersados son más energéticos que los electrones secundarios. V. F.

17. Los electrones secundarios están más afectados por el número atómica mediano de la muestra que los electrones retro dispersados. V. F.

18. La microscopía electrónica de rastreo utiliza los electrones transmitidos por la muestra. V. F.

19. La microscopía electrónica de transmisión requiere de una preparación de muestra un poco más sofisticada que la microscopia electrónica de rastreo. V. F.