Óptica

a) Explique con la ayuda de un dibujo en qué consiste la reflexión total y las condiciones en que se produce.

b) Perpendicularmente a la cara AB de un prisma de vidrio con índice de refracción 1,5 incide desde el aire un rayo de luz de longitud de onda 6·10^-7 m, como se ilustra en la figura. Calcule: (i) La longitud de onda y frecuencia del rayo dentro del prisma. ii) El valor más grande que puede tener el ángulo α para que no se refracte el rayo hacia fuera del prisma por la cara AC.

c = 3 · 10⁸ m s^-1; naire = 1

Solución al apartado a) : Mirar la correspondiente entrada de teoría aquí

a) Explique, con la ayuda de un esquema, en qué consiste el fenómeno de la dispersión de la luz blanca a través de un prisma de vidrio. ¿Ocurriría dicho fenómeno si la luz blanca incide perpendicularmente sobre una lámina de vidrio de caras plano paralelas? Razone su respuesta.

b) Sobre una lámina de vidrio de caras plano paralelas de 0,03 m de espesor y situada en el aire incide un rayo de luz monocromática con un ángulo de incidencia de 35 ⁰. La velocidad de propagación del rayo en la lámina de vidrio es de 2·10⁸ m s^-1. i) Determine el índice de refracción de la lámina de vidrio. ii) Realice un esquema con la trayectoria del rayo y determine el ángulo de emergencia. iii) Determine el tiempo que tarda el rayo en atravesar la lámina.

c = 3·10⁸ m s^-1; naire = 1

Solución apartado a): Ver la correspondiente entrada de teoría aquí

a) Construya, razonadamente, la imagen de un objeto situado delante de una lente divergente, y a una distancia menor que la distancia focal. A partir de la imagen obtenida indique, razonadamente, las características de la misma: real o virtual, si está derecha o invertida y su tamaño.

b) A 0,5 m delante de una lente convergente se sitúa un objeto de tamaño 0,25 m. Si la distancia focal vale 1 m, calcule: i) La distancia de la imagen a la lente indicando si es real o virtual. ii) Tamaño de la imagen, indicando si está derecha o invertida.

a) El índice de refracción de un vidrio es mayor que el del aire. Razone cómo cambian las siguientes magnitudes al pasar un haz de luz del aire al vidrio: frecuencia, longitud de onda, y velocidad de propagación,

b) Un rayo de luz de longitud de onda en el vacío de 6,5 . 10^-7 m incide desde el aire sobre el extremo de una fibra óptica, formando un ángulo α con el eje de la fibra (ver figura), siendo el índice de refracción dentro de la fibra n₁=1,5. La fibra está recubierta de un material de indice de refracción n₂=1,4. Determine: (i) La longitud de onda de la luz dentro de la fibra. (ii) El valor máximo del ángulo α para que se produzca reflexión total interna en el punto P.

c= 3 . 10 ⁸ m s ^-1 : n _aire = 1

Sobre la superficie de un bloque de vidrio de índice de refracción 1,60 hay una capa de agua de índice 1,33. Una luz amarilla de sodio, cuya longitud de onda en el aire es 589·10^-9 m, se propaga por el vidrio hacia el agua.

a) Describa el fenómeno de reflexión total y determine el valor del ángulo límite para esos dos medios.

b) Calcule la longitud de onda de la luz cuando se propaga por el vidrio y por el agua.

c = 3·10⁸ m s^-1

a) Explique, con ayuda de un esquema, los fenómenos de reflexión y refracción de la luz en la superficie que separa dos medios con diferente índice de refracción y enuncie sus leyes.

b)¿Qué es la reflexión total? Razone en qué situaciones puede producirse.

Solución apartado a) Ver correspondiente entrada de teoría aquí

Solución apartado b) Ver correspondiente entrada de teoría aquí

a) Explique los fenómenos de reflexión y refracción de la luz y las leyes que los rigen

b) Explique con la ayuda de un esquema el fenómeno de la reflexión total e indique en qué situaciones puede darse.

Solución apartado a) Ver la correspondiente entrada de teoría aquí

Solución apartado b) Ver la correspondiente entrada de teoría aquí

Cuando un haz de luz de 5.10¹⁴ Hz penetra en cierto material su velocidad se reduce a 2c/3.
a)Determine la energía de los fotones, el indice de refracción del material y la longitud de onda de la luz en dicho medio.

b)¿Podría propagarse la luz por el interior de una fibra de ese material sin salir al aire? Explique el fenómeno y determine el valor del ángulo límite.

c = 3.10⁸ s^-1 ; h = 6,62.10^-34 J s

Un haz de luz roja que viaja por el aire incide sobre una lámina de vidrio de 30 cm de espesor. Los haces reflejado y refractado forman ángulos de 30° y 20°, respectivamente, con la normal a la superficie de la lámina.

a) Explique si cambia la longitud de onda de la luz al penetrar en el vidrio y determine el valor de la velocidad de propagación de la luz en el vidrio.

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

n_aire = 1 ; c =3 .10⁸ m s^-1