Profr. Jonathan Torres Barrera 5 de Abril de 2017

Transcripción

1 FISICA 4. UNIDAD II: Sistemas ópticos Menciona la aportación que realizaron los personajes siguientes, acerca de la naturaleza de la luz: Arquimedes: Hertz: Huygens: Young: Newton: Planck: Einstein: De Broglie: Maxwell: 52.- Qué es la luz, onda o partícula? 53.- En qué consistieron los métodos para medir la velocidad de la luz, utilizados por: Isaac Newton: Fizeau: Olaf Roemer: Michelson-Morley 54.- Qué símbolo se utiliza para representar la velocidad de la luz en el aire o vacío y qué valor se le considera? 55.- Cómo se propaga la luz y cómo se demuestra esta propagación? 56.- Diferencia los conceptos de sombra y penumbra Define a la reflexión de la luz; así como a la reflexión especular y reflexión difusa Qué dice la ley principal de la reflexión de la luz? 59.- Qué es un espejo y cuáles son sus tipos? 60.- Define a una imagen virtual y a una imagen real Qué tipo de espejo produce una imagen derecha y de tamaño reducido? 62.- A qué se le llama refracción de la luz? 63.- Cuál es la ley principal de la refracción de la luz? 64.- Menciona en donde aparece la imagen para cada situación siguiente: Al colocar el objeto frente a un espejo cóncavo: a) en el foco del espejo b)entre el foco y el vértice del espejo c) entre el foco y el centro d) al triple de la distancia focal del vértice del espejo 65.- A qué se refiere el índice de refracción y para qué sirve?

2 66.- Si la luz tuviese la misma rapidez en el aire que en el agua, se refractaría al pasar de manera inclinada del aire al agua? 67.- Traza el rayo correspondiente a la refracción de la luz en cada una de las siguientes situaciones: 68.- Bajo qué condiciones se presenta la Reflexión total interna Por qué se suele llamar tuberías de luz a las fibras ópticas? 70.- Muestra el efecto que realiza una lente convergente a un conjunto de rayos paralelos a su eje Muestra el efecto que realiza una lente divergente a un conjunto de rayos paralelos a su eje Qué significado tiene el foco de una lente? 73.- Cómo se forman los espejismos? 74.- En qué consisten los defectos visuales de miopía, hipermetropía y astigmatismo, y qué tipo de lente lo corrige? 75.- Por qué se le dice a una persona que es corto de vista? 76.- Menciona en donde aparece la imagen para cada situación siguiente: Al colocar el objeto en: Frente a una lente convergente a) el foco de la lente b) a la mitad de la distancia focal. c) a una doble distancia focal Frente a una lente divergente 77.- A qué se le llama difracción de la luz?, y cómo se puede observar la difracción de la luz? 78.- Qué experimento realizó Young y para que sirvió? 79.- A qué se refiere la dispersión de la luz? 80.- En qué consiste la polarización de la luz?

3 PROBLEMAS: 81.- Determina para la situación mostrada, los ángulos de incidencia, de reflexión, y de refracción, así como el índice de refracción y la velocidad de la luz del sólido Para el esquema que se muestra, determina la velocidad de la luz en el sólido; y los ángulos de incidencia, de reflexión, y de refracción. Considera que el sólido tiene un índice de refracción de 1.72 de valor Para el esquema que se muestra, determina los ángulos de incidencia, de reflexión, de refracción y la velocidad de la luz en el sólido. (Considera un índice de refracción de 2.20 del sólido) Si la luz viaja a km/s en cierto material, entonces un rayo que incida sobre él con 30º qué ángulo de refracción tendrá? 85.- Si la luz viaja a km/s en cierto material, entonces un rayo que tenga un ángulo de refracción de 35º qué ángulo de incidencia tendrá en el aire? 86.- Si la luz en cierto material, incide desde el aire con un ángulo de 10º, entonces el rayo que pasa a la otra sustancia ( = 1.8) qué ángulo de refracción tendrá? Y con que velocidad se moverá la luz en esta sustancia? 87.- Un rayo de luz monocromática que se propaga en el aire incide sobre una sustancia transparente con un ángulo de 58º respecto a la normal. Se observa que los rayos reflejado y refractado son mutuamente perpendiculares: a) Cuál es el índice de refracción de la sustancia transparente para esa luz? b) Cuál es el ángulo límite para la reflexión total interna en esa sustancia, si la luz se propagase desde ella hacia el aire?

4 88.- Un rayo luminoso que se propaga en el aire incide sobre el agua de una estanque con un ángulo de 30º. Qué ángulo forman entre sí los rayos reflejado y refractado?. b) Si el rayo luminoso se propagase desde el agua hacia el aire, a partir de qué valor del ángulo de incidencia se presentará el fenómeno de la reflexión total? Dato: índice de refracción del agua = A qué distancia de la Tierra se encuentran las siguientes estrellas? a) Alfa Centauri (Estrella más cercana, pero de menor intensidad que nuestro Sol), su luz nos llega después de 4.24 años. b) La estrella GJ 682 (Estrella detectada actualmente, de las más lejanas a la Tierra), su luz llega en 16.4 años Si Jupiter se encuentra a 6.3 x m de la Tierra. Qué tiempo requiere la luz para ir de la Tierra a Jupiter? 91.- En qué tiempo en segundos y en años, la luz recorre el espacio entre la estrella Wolf 359 y la Tierra, si ésta se encuentra a 7.36 x m? 92.- La luz atraviesa nuestra atmosfera en 33.3 ms, cuánto mide la atmosfera? 93.- A qué distancia de la Tierra se encuentra la estrella DEN (Detectada actualmente como la que tiene mayor masa y una de las más lejanas y conocida)? Si su luz nos llega en 16.2 años Determina el tiempo en años en que nos llega la luz de la estrella Alfa Centauri que se encuentra a millones de km Se sabe que una micro-onda tiene 60 mm [60 x 10-3 m] de longitud de onda. Qué cantidad de energía transporta? 96.- Una luz de color azul de 440 nm [440 x 10-9 m] de longitud de onda. Qué cantidad de energía transporta? 97.- Un espejo de cuarto de baño para afeitarse es cóncavo de radio de curvatura 20 cm. Al mirarse en él a una distancia de 5 cm, dónde se observa la imagen? Cuál es el tamaño aparente de los rasgos faciales?

5 98.- Mediante un espejo cóncavo de 2 m de radio se quiere proyectar en una pantalla una imagen de tamaño 5 veces superior al objeto. Determinar las posiciones del objeto y de la pantalla respecto del espejo Los dentistas usan para inspeccionar las piezas dentales una varilla metálica terminada en un espejito cóncavo de radio de curvatura 5,0 cm. Si se coloca a 2,0 cm de una posible caries de 1,0 mm, a) de qué tamaño se verá ésta? b) Y si usase una lente convergente delgada de 5,0 cm de focal? Un espejo esférico convexo que sirve como retrovisor de un coche parado, proporciona una imagen virtual de un vehículo que se aproxima con velocidad constante. El tamaño de la imagen es la décima parte del tamaño real del vehículo cuando éste se encuentra a 6 m del espejo. Determinar el radio de curvatura del espejo En algunas intersecciones de calles en las que no hay visibilidad directa, para observar el tráfico de la calle adyacente se colocan espejos convexos que proporcionan una imagen virtual, derecha y menor que el objeto. Cuál debe ser la curvatura de un espejo para que un coche, a 10 m de distancia del espejo, origine una imagen 20 veces menor? Un objeto de 10 mm de altura, colocado perpendicularmente al eje óptico de una lente esférica delgada, está situado a una distancia de 30 cm delante de la misma. Si el valor absoluto de la distancia focal de la lente es de 10 cm, calcular la posición, tamaño y naturaleza de la imagen formada en los siguientes casos: a) La lente es convergente. b) La lente es divergente Un objeto luminoso de 2 mm de altura está situado a 4 m de distancia de una pantalla. Entre el objeto y la pantalla se coloca una lente esférica delgada L, de distancia focal desconocida, que produce sobre la pantalla una imagen 3 veces mayor que el objeto. a) Determinar la naturaleza de la lente L, así como su posición respecto del objeto y de la pantalla. b) Calcular la distancia focal, la potencia de la lente y efectuar la construcción geométrica de la imagen Un objeto de 1 cm de altura se sitúa a 15 cm delante de una lente convergente de 10 cm de distancia focal. Determine la posición, tamaño y naturaleza de la imagen formada, efectuando su construcción geométrica Por medio de un espejo cóncavo se quiere proyectar la imagen de un objeto de tamaño 1 cm sobre una pantalla plana, de modo que la imagen sea invertida y de tamaño 3 cm. Sabiendo que la pantalla ha de estar colocada a 2 m del objeto, calcule: a. Las distancias del objeto y de la imagen al espejo, efectuando la construcción geométrica. b. El radio del espejo y la distancia focal