ÓPTICA FCA 10 ANDALUCÍA

Transcripción

1 . a) Explique los eómeos de relexió y reraió de la luz. b) Tiee igual reueia, logitud de oda y eloidad de propagaió la luz iidete, relejada y reratada? Razoe sus respuestas.. U teléoo móil opera o odas eletromagétias uya reueia es, 0 9 Hz. a) Determie la logitud de oda. b) Esas odas etra e u medio e el que la eloidad de propagaió se redue a 5/6. Determie el ídie de reraió del medio y la reueia y la logitud de oda e diho medio m s - ; ; soido 340 m s - 3. a) Explique qué es el águlo límite y qué odiioes debe umplirse para que pueda obserarse. b) Razoe por qué la proudidad real de ua pisia llea de agua es mayor que la proudidad aparete. 4. Ua atea emite ua oda de radio de Hz. a) Explique las diereias etre esa oda y ua oda soora de la misma logitud de oda y determie la reueia de esta última. b) La oda de radio peetra e u medio material y su eloidad se redue a 0,75. Determie su reueia y su logitud de oda e ese medio m s - ; (soido e el ) 340 m s - 5. a) Explique el eómeo de dispersió de la luz. b) Qué es el ídie de reraió de u medio? Razoe ómo ambia la reueia y la logitud de oda de ua luz láser al pasar del al iterior de ua lámia de idrio. 6. U haz láser que se propaga por u bloque de idrio tiee ua logitud de oda de 550 m. El haz emerge haia el o u águlo de iideia de 5º y u águlo de reraió de 40º. a) Calule el ídie de reraió del idrio y la logitud de oda de la luz láser e el. b) Razoe para qué alores del águlo de iideia el haz láser o sale del idrio m s - ; Fo. Gozález Fues

2 .- a) Cuado u rayo lumioso iide e la superiie de separaió de dos medios distitos, parte de la eergía lumiosa sigue propagádose e el mismo medio (se releja) y parte pasa a propagarse por el otro medio o ua eloidad distita (se rerata). Si el rayo iidete orma u águlo î o la ormal a la superiie, puede demostrarse experimetalmete que: - El rayo iidete, el rayo relejado y la ormal a la superiie se euetra e el mismo plao. - El águlo de iideia ( î ) y el de relexió ( i ˆ' ) so iguales. estos dos hehos se agrupa e lo que se ooe omo ley de la relexió. Cuado la luz se propaga por u medio trasparete distito del aío, lo hae siempre a ua eloidad meor. Se deomia ídie de reraió,, de u medio trasparete a la relaió etre la eloidad la luz e el aío,, y la eloidad de la luz e el medio,. Cuado la luz pasa de u medio o u ídie de reraió a propagarse e otro medio o u ídie de reraió (al teer distito tedrá distitas eloidades), sure ua desiaió de su trayetoria origial debido a la diereia de eloidades y segú el priipio de Huyges, el rayo reratado se aerará a la ormal o relaió al iidete si la eloidad e el segudo medio es meor (igura a), mietras que se alejará de la ormal si la eloidad e ese ueo medio es mayor (igura b) Fo. Gozález Fues

3 .- a) (otiuaió) Si llamamos ˆr al águlo que orma el rayo reratado o la ormal, experimetalmete se puede omprobar que: - El rayo iidete, el rayo reratado y la ormal a la superiie se euetra e el mismo plao - El águlo de reraió ˆr, depede del águlo de iideia î - El águlo de reraió depede de la relaió etre los ídies de reraió de los medios. estos tres hehos se agrupa e lo que se ooe omo ley de la reraió, que expresada matemátiamete reibe el ombre de ley de Sell ˆ ˆ sei ser b) La luz iidete y la relejada tiee la misma reueia, logitud de oda y eloidad de propagaió puesto que se propaga por el mismo medio. La luz reratada pasa a otro medio. El ídie de reraió de u medio es la relaió etre la eloidad e el aío, y la eloidad e el medio,. si se supoe que los dos medios tiee ídies de reraió dieretes, tambié tedrá eloidades de propagaió dieretes. Diidiedo etre sí las expresioes de ambos ídies obteemos () Cuado la oda pasa de u medio a otro, su reueia o ambia, pues ta proto omo llega u rete de oda iidete, surge uo reratado. Si la reueia o aría y sí lo hae la eloidad y puesto que λ, abe oluir que la logitud de oda ambia al pasar de u medio a otro. Sustituyedo las eloidades por su expresió e la euaió () λ λ λ λ.-a) Cuado la oda pasa de u medio a otro, su reueia o ambia, pues ta proto omo llega u rete de oda iidete, surge uo reratado. La eloidad de propagaió de las odas eletromagétias e el es la misma que e el aío,. Calulamos la logitud de oda e el 8 30 ms λ 0, 5m 9, 0 s b) La reueia o ambia por lo expliado e el apartado aterior. Si la reueia o aría y sí lo hae la eloidad y puesto que λ, abe oluir que la logitud de oda ambia al pasar de u medio a otro Fo. Gozález Fues

4 .- b) (otiuaió) e el λ, e el medio λ '. Diidimos ambas 5 euaioes, teiedo e ueta que y que λ 0, 5m 6 λ λ ' 5 /6 5 5 ' 0,5 0, λ λ m λ λ El ídie de reraió de u medio es la relaió etre la eloidad e el aío, y la eloidad e el medio,., 5 /6 3.- a) El águlo límite ( iˆl ) es el águlo de iideia que produe u águlo de reraió de 90º, para águlos de iideia mayores que él, se produe la relexió total. Este eómeo solo ourre uado el rayo iaja de u medio a otro o meor ídie de reraió, por ejemplo el idrio y el agua agua 90º idrio iˆl Si apliamos la ley de Sell uado r 90º y omo se 90º, obteemos iˆ l arse agua idrio b) La luz iaja desde el odo de la pisia hasta el ojo del obserador (desde el agua al ). El rayo reratado se separa de la ormal ya que > y el obserador e el odo e h que es meor que la altura real h ˆr h î h ' Fo. Gozález Fues

5 4.- a) La oda emitida por la emisora de radio es ua oda eletromagétia, o eesita medio material para su propagaió ya que la propiedad perturbada es u ampo magétio y uo elétrio y es además ua oda trasersal que se propaga e el a la eloidad de la luz. La oda soora es ua oda material que eesita u medio material para su propagaió porque la propiedad perturbada es la presió y es ua oda logitudial que se propaga e el a 340 ms -. Calulamos la logitud de la oda eletromagétia e el ms λ 5m s Calulamos la reueia de ua oda soora de la misma logitud de oda 340ms 68 s λ 5m b) Cuado ua oda pasa de u medio a otro, su reueia o ambia ya que los retes de oda o puede aumularse, pero al ambiar su eloidad de propagaió, ha de ambiar la logitud de oda 8 0, ms λ 3, 75 m s 5.- a) Ver libro de texto b) El ídie de reraió de u medio es la relaió etre la eloidad e el aío, y la eloidad e el medio,. si se supoe que los dos medios tiee ídies de reraió dieretes, tambié tedrá eloidades de propagaió dieretes. Diidiedo etre sí las expresioes de ambos ídies obteemos Cuado la oda pasa de u medio a otro, su reueia o ambia, pues ta proto omo llega u rete de oda iidete, surge uo reratado. Si la reueia o aría y sí lo hae la eloidad y puesto que λ, abe oluir que la logitud de oda ambia al pasar de u medio a otro. Sustituyedo las eloidades por su expresió e la euaió aterior λ λ λ λ λ λ Fo. Gozález Fues

6 6.- a) Para alular el ídie de reraió del idrio, apliamos la ley de Sell seiˆ ser ˆ idrio idrio se rˆ se 40º, 5 seiˆ se 5º El ídie de reraió de u medio es la relaió etre la eloidad e el aío, y la eloidad e el medio,. Diidiedo etre sí las expresioes de ambos ídies obteemos idrio idrio Sustituyedo las eloidades por su expresió λ idrio λ λ λ λ idrio idrio λ idrio, 5 λidrio 550m 836m b) El haz láser o sale del idrio para alores del águlo de iideia mayores que el águlo límite ˆ il arse arse 4º, 5 idrio Fo. Gozález Fues