Óptica

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

b) Una superficie plana separa dos medios de índices de refracción n₁ y n₂ y un rayo de luz incide desde el medio de índice n₁. Razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: D si n₁>n₂ , el ángulo de refracción es menor que el ángulo de incidencia: ii) si n₁<n₂, a partir de un cierto ángulo de incidencia se produce el fenómeno de reflexión total.

Solución apartado a): Mirar correspondiente entrada de teoría aquí.

Un rayo de luz que se propaga por un medio a una velocidad de 165 km s ^-1 penetra en otro medio en el que la velocidad de propagación es 230 km s ^-1.

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.

Un foco luminoso puntual está situado bajo la superficie de un estanque de agua.

a) Un rayo de luz pasa del agua al aire con un ángulo de incidencia de 30º. Dibuje en  un esquema los rayos incidente y refractado y calcule el ángulo de refracción

b) Explique qué es el ángulo límite y determine su valor para este caso.

naire = 1 ; nagua = 1,33

a) Razone si tres haces de luz visible de colores azul, amarillo y rojo, respectivamente: i) tienen la misma frecuencia; ii) tienen la misma longitud de onda; iii) se propagan en el vacío con la misma velocidad. ¿Cambiaría alguna de estas magnitudes al propagarse en el agua?

b) ¿Qué es la reflexión total de la luz? ¿Cuándo puede ocurrir?

Indique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones, razonando las respuestas:

a) La velocidad de propagación de una onda armónica es proporcional a su longitud de onda.

b) Cuando una onda incide en la superficie de separación de dos medios, las ondas reflejada y refractada tienen igual frecuencia e igual longitud de onda que la onda incidente.

a) Enuncie las leyes de la reflexión y la refracción de la luz. Explique las diferencias entre ambos fenómenos.

b) Sea un recipiente con agua cuya superficie está cubierta por una capa de aceite. Realice un diagrama que indique la trayectoria de los rayos de luz al pasar del aire al aceite y después al agua. Si un rayo de luz incide desde el aire sobre la capa de aceite con un ángulo de 20º , determine el ángulo de refracción en el agua. ¿Con qué velocidad se desplazará la luz por el aceite?

Solución apartado a) Mirar correspondiente entrada de teoría aquí

Un rayo de luz monocromática, que posee una longitud de onda de 6 ·10^-7 m en el aire, incide con un ángulo de 30º sobre la superficie del agua, cuyo índice de refracción es 1,33. Calcule:

a) La frecuencia, la velocidad de propagación y la longitud de onda de la luz en el agua.

b) El ángulo que forman entre si el rayo reflejado y el refractado.

c = 3 ·10⁸ m s^-1

a) ¿Cuál es la longitud de onda de una estación de radio que emite con una frecuencia de 100 MHz?

b) Si las ondas emitidas se propagaran por el agua, razone si tendrían la misma frecuencia y la misma longitud de onda. En el caso de que varíe alguna de estas magnitudes, determine su valor.

c = 3·10⁸ m s ^-1;  n_agua/aire = 1,3

Razone las respuestas a las siguientes cuestiones:

a) ¿En qué consiste la refracción de ondas? Enuncie sus leyes.

b) ¿Qué características de la onda varían al pasar de un medio a otro?

Solución apartado a) Mirar la correspondiente entrada de teoría aquí

Un haz de luz que viaja por el aire incide sobre un bloque de vidrio. Los haces reflejado y refractado forman ángulos de 30º y 20º, respectivamente, con la normal a la superficie del bloque.

a) Calcule la velocidad de la luz en el vidrio y el índice de refracción de dicho material.

b) Explique qué es el ángulo límite y determine su valor para al caso descrito.

c = 3·10⁸ m s ^-1