LA LUZ

 

 

 

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Cuestiones

1.         a) ¿Por qué al pasar la luz del aire al agua el rayo se acerca a la normal y en caso contrario se aleja?  b) Si el índi-ce de refracción relativo de una sustancia respecto a otra es mayor que uno, ¿en cuál de los dos medios          se propaga la luz con mayor velocidad?

 

2.         a) Describa brevemente el modelo corpuscular de la luz. ¿Puede explicar dicho modelo los fenómenos de la inter-ferencia luminosa?  b) Dos rayos de luz inciden sobre un punto. ¿Pueden producir oscuridad? Explique razonada-mente este hecho.

 

3.         Refracción de la luz. Cuando la luz pasa del vacío a un medio material, indique cuál de las siguientes magnitudes se modifican y en qué sentido: frecuencia, longitud de onda, velocidad y amplitud.

 

4.         a) ¿Qué se entiende por interferencia de la luz?  b) ¿Por qué no observamos la interferencia de la luz producida por los dos faros de un automóvil?

 

5.         a) Explique en qué consiste el fenómeno de la refracción de la luz y enuncie sus leyes.  b) Un haz de luz pasa del aire al agua. Razone cómo cambia su frecuencia, longitud de onda y velocidad de propagación.

 

6.         a) Enuncie las leyes de la reflexión y de la refracción de la luz.  b) El índice de refracción del agua respecto del ín-dice de refracción del aire es n > 1. Razone cuál de las siguientes magnitudes cambian y cómo al pasar un haz de luz del aire al agua:  frecuencia, longitud de onda, velocidad de propagación.

 

7.         a) ¿Qué se entiende por refracción de la luz? Explique qué es el ángulo límite y, utilizando un diagrama de rayos, indique cómo se determina.  b) Una fibra óptica es un hilo transparente a lo largo del que se puede propagar la luz sin salir al exterior. Explique por qué la luz no se escapa a través de las paredes de la fibra.

 

8.         a) Explique la naturaleza de las ondas electromagnéticas. ¿Cómo caracterizaría mejor una onda electromagnética, por su frecuencia o por su longitud de onda?  b) Ordene según longitudes de onda crecientes las siguientes regiones del espectro electromagnético: microondas, rayos X, luz verde, luz roja, ondas de radio.

 

9.         a) La luz visible, los rayos X y los rayos infrarrojos son radiaciones electromagnéticas. Ordénelas en orden crecien

te de sus frecuencias e indique algunas diferencias entre ellas. b) ¿Qué es una o.e.m.? Explique sus características.

 

10.         a)         Si el Sol se apagara repentinamente, explique cuál de las siguientes radiaciones: infrarroja, visible o ultravioleta, sería la primera en dejar de llegar a un satélite en órbita.  b) ¿Cuál sería la primera en  dejar de llegar al fondo del mar?

 

11.         a) ¿Qué es una onda electromagnética?    b)  ¿Cambian las magnitudes características de una onda electromagnética que se propaga en el aire al penetrar en un bloque de vidrio?  Si cambia alguna, ¿aumenta o disminuye?¿Por qué?

 

12.         a) Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío con velocidad c.  ¿Cambia su velocidad de propagación en un medio material? Defina el índice de refracción de un medio.   b) Sitúe, en orden creciente de frecuencia, las si-guientes regiones del espectro electromagnético: infrarrojo, rayos X, ultravioleta y luz visible.  Dos colores del espec-tro visible: rojo y verde, por ejemplo, ¿pueden tener la misma intensidad? ¿Y la misma frecuencia?

 

13. a) Enuncie la hipótesis de De Broglie e indique de qué depende la longitud de onda asociada a una partícula.

      b) ¿Se podría determinar simultáneamente, con exactitud, la posición y la cantidad de movimiento de una partícula? Razone la respuesta.    

 

14.- a) Explique los fenómenos de reflexión y refracción de la luz.

       b) Describa, con la ayuda de un esquema, qué ocurre cuando un haz de luz monocromática incide con un cierto ángulo sobre una superficie de separación de dos medios de distinto índice de refracción. Si el segundo medio tiene menor índice de refracción que el primero, ¿podemos garantizar que se producirá siempre refracción?

 

15.- (Junio 2004)  a) ¿Por qué la profundidad real de una piscina llena de agua es siempre mayor que la profundidad aparente?

b) Explique qué es el ángulo límite y bajo qué condiciones pude observarse.

 

16.- (Junio 2005. Opción A) a) Señale los aspectos básicos de las teorías corpuscular y ondulatoria de la luz e indique algunas limitaciones de dichas teorías. b) Indique al menos tres regiones del espectro electromagnético y ordénelas en orden creciente de longitudes de onda.

 

17.- (Opción A. Junio 2006) a) Explique los fenómenos de reflexión y refracción de la luz con ayuda de un esquema. b) Un haz de luz pasa del aire al agua. Razone cómo cambian su frecuencia, longitud de onda y velocidad de propagación.

18.- (Opción A. Junio 2008) a) Explique la formación de imágenes y sus características en una lente divergente.

b) ¿Pueden formarse imágenes virtuales con lentes convergentes? Razone la respuesta.

 

19.-  (Opción A. Septiembre 2009) a) Enuncie las leyes de la reflexión y de la refracción de la luz. Explique qué es el ángulo límite e indique para qué condiciones puede definirse. b) ¿Tienen igual frecuencia, longitud de onda y velocidad de propagación el rayo incidente y el refractado? Razone la respuesta.

 

 

 

 

 

Problemas

1.  Cuando un rayo de luz que se propaga a través del agua (n = 1.33) emerge hacia el aire para ciertos valores del án-gulo de incidencia y para otros no.  a) Explique este fenómeno e indique para qué valores del ángulo de incidencia emerge el rayo.  b) ¿Cabría esperar un hecho similar si la luz pasara del aire al agua?                                 

 

2.  Una luz amarilla emitida por una lámpara de sodio tiene una longitud de onda en el vacío de 580 nm. a) Determine la velocidad de propagación y la longitud de onda de dicha luz en el interior de una fibra de cuarzo cuyo índice de re-fracción es n = 3/2.  b) ¿Pueden existir valores del ángulo de incidencia para los que un haz de luz, que se propaga en el interior de una fibra de cuarzo, no salga al exterior? Explique el fenómeno y, en su caso, calcule los valores del ángulo de incidencia para los cuales tiene lugar. 

(c = 3 108 m s-1)                                          

 

3.  El espectro visible contiene frecuencias entre 4 1014 y 7 1014 Hz.  a) Determine las longitudes de onda correspon-dientes a dichas frecuencias en el vacío.  b) ¿Se modifican estos valores de las frecuencias y de las longitudes de onda cuando la luz se propaga por el agua? En caso afirmativo calcule los valores correspondientes. (En el agua, n = 4/3).

                                                                                                                                                                                 

 

4.  Un rayo pasa del agua al aire con un ángulo de incidencia de 30º respecto a la normal. a) Dibuje en un esquema los rayos incidente y refractado y calcule el ángulo de refracción.  b) ¿Cuál debería ser el ángulo de incidencia para que el rayo refractado fuera paralelo a la superficie de separación agua-aire?  (Índice de refracción del agua respecto al aire 1.3)

                                                                                                                                                                                                                                 

 

5.  Una antena de radar emite en el vacío radiación electromagnética de longitud de onda 0.03 m.  a) indique la fre-cuencia de la radiación y el número de ondas completas emitidas durante un intervalo de tiempo de 0.5 s.  b) Si las ondas penetran en agua su velocidad se reduce al 80 % de su valor en el vacío, ¿cómo cambia el período y la longitud de onda? 

(h = 6.6 10-34 J s ;  c = 3 108 m s-1).                                                                         

 

6.  Una antena emite una onda electromagnética de f = 50 kHz.  a) Calcule su longitud de onda.  b) Halle la frecuencia de una onda sonora de la misma longitud de onda.  (c = 3108 m s-1;  vs = 300 m s-1).                                        

 

7.  Una onda electromagnética tiene en el vacío una longitud de onda de 5 10-7 m.  a) Determine la frecuencia y el número de onda. ¿Cuál es la energía de los fotones?  b) Si dicha onda entra en un determinado medio, su velocidad se reduce a 3c/4. Calcule el índice de refracción del medio y la f  y la λ en el medio.    h = 6.610-34 J s ;  c = 3 108 m s-1.

 

 

8.- Un objeto se encuentra frente a un espejo plano a una distancia de 4 m del mismo.  a)  Construya gráficamente la imagen y explique sus características.  b) Repita el apartado anterior si se sustituye el espejo plano por uno cóncavo de 2 m de radio.

 

9.-  a) Un objeto se encuentra a una distancia de 60 cm de una lente delgada convergente de 20 cm de distancia focal.  Construya gráficamente la imagen que se forma y explique sus características.  b) Repita el apartado anterior si el objeto se coloca a 10 cm de la lente.

 

10.- Un haz de luz roja penetra en una lámina de vidrio, de 30 cm de espesor, con un ángulo de incidencia de 45º.

a) Explique si cambia el color de la luz al penetrar en el vidrio y determine el ángulo de refracción.

b) Determine el ángulo de emergencia (ángulo del rayo que sale de la lámina con la normal). ¿Qué tiempo tarde la luz en atravesar la lámina de vidrio?

C = 3 . 108  m. s-1          nvidrio= 1.3

11.- Un rayo de luz monocromática emerge desde il interior de un bloque de vidrio hacia el aire. Si el ángulo de incidencia es de 19,5º, y el de refracción de 30º.

a) Determine el índice de refracción y la velocidad de propagación de la luz en el vidrio.

b) Como sabe, pueden existir ángulos de incidencia para los que no hay rayo refractado; es decir, no sale luz del vidrio. Explique este fenómeno y calcule los ángulos para los que tiene lugar.

C= 3 . 108 m s-1  ,   naire = 1

 

12.- (Septiembre 2005. Opción B) Un rayo de luz que se propaga por un medio a una velocidad de 165 km/s penetra en otro medio en el que la velocidad de propagación es de 230 km/s.

a) Dibuje la trayectoria que sigue el rayo en el segundo medio y calcule el ángulo que forma con la normal si el ángulo de incidencia es de 30º.

b) ¿En qué medio es mayor el índice de refracción? Justifique la respuesta.

 

13.- (Opción A. Septiembre 2006) Un rayo de luz monocromática incide en una de las caras de una lámina de vidrio, de caras planas y paralelas, con un ángulo de incidencia de 30º. La lámina está situada en el aire, su espesor es de 5 cm y su índice de refracción 1,5. a) Dibuje el camino seguido por el rayo y calcule el ángulo que forma el rayo que emerge de la lámina con la normal. b) Calcule la longitud recorrida por el rayo en el interior de la lámina.

14.- (Opción B. Junio 2007) Un haz de luz de 5.104 Hz viaja por el interior de un diamante. a) Determine la velocidad de propagación y la longitud de onda de esa luz en el diamante. b) Si la luz emerge del diamante al aire con un ángulo de refracción de 10º, dibuje la trayectoria del haz y determine el ángulo de incidencia.  C = 3. 108 m s-1    ndiamante = 2,42

 

 

 

 

 

Prácticas

Se te facilitan aquí enlaces en los que puedes realizar "prácticas virtuales" de este apartado de la materia.

http://www.edu.aytolacoruna.es/aula/fisica/fisicaInteractiva/OptGeometrica/index.htm

http://perso.wanadoo.es/cpalacio/banco2.htm?Submit=borra+todo

http://www.fisicaysociedad.es/ensenanza/docencia/optica.htm

http://perso.wanadoo.es/cpalacio/Optica(1)Espejos.htm

http://library.thinkquest.org/C003776/espanol/book/aplicaciones_lentes.htm?tqskip1=1

http://library.thinkquest.org/C003776/espanol/fun/applet2.htm

http://library.thinkquest.org/C003776/espanol/fun/applet5.htm

http://www.uib.es/depart/dfs/apl/pvfb/

http://apuntes.rincondelvago.com/practicas_universidad/fisica/optica/

http://www.uib.es/depart/dfs/apl/soc/pagines/ComplSoc.htm

http://www.uib.es/depart/dfs/apl/soc/pagines/ComplSoc.htm

http://www.thinkquest.org/library/cat_show.html?cat_id=617

http://library.thinkquest.org/J0110336/