NATURALEZA DE LA LUZ - CUESTIONES Y EJERCICIOS

Transcripción

1 Dpto. Físia y Quíia NATURALEZA DE LA LUZ - CUESTIONES Y EJERCICIOS. Co qué águlo i, edido espeto a la etial, debe ia u subaiista, S, que está bajo el, paa e u pequeño objeto, P, que está sobe su supefiie?. S i Datos: eloidad de la luz e el,3.0 /s. Veloidad de la luz e el 3.0 /s. PAU - Uiesidad de Valeia. Si apliaos la ley de Sell paa la efaió tedeos que: P iideia ε. Calula el águlo de efaió ε. Después, el ayo alaza u puto A de sepaaió o oto idio difeete, dode se obsea que se podue eflexió total. Qué alo debe tee, oo áxio, el ídie de este segudo idio?. PAU - Uiesidad de Zaagoza. a) Ve teoía e el libo de texto. b) Apliado la ley de Sell a la supefiie idio tedeos que: ( ),5 se( ε' ) ε' 9,47º se Si se podue eflexió total debe uplise que: se i ( ) se90º Ahoa bie el águlo de iideia e la aa de sepaaió de los dos idios es: se() i 0,766 () se i se90º i 50º, î 90º εˆ' 90º 9,47º 70,53º Po lo tato: ( 70,53º ), 4,5 se. a) Explia qué es ua fiba óptia. b) U ayo de luz iide desde el () sobe u bloque de idio de ídie de efaió,5, o u águlo de A 3. El espeto isible otiee feueias ete Hz y Hz. a) Deteie las logitudes de oda oespodietes a dihas feueias e el aío. b) Se odifia estos aloes de las feueias y de las logitudes de oda uado la luz se popaga po el? E aso afiatio, alule los aloes oespodietes. (Ídie de efaió del espeto al :,3). 3.0.s -. PAU - Uiesidades Adaluzas. Físia º Bahilleato - Natualeza de la Luz

2 a) Las logitudes de oda e el aío seá: f f Hz Hz 7,5 0 4, 0 Dpto. Físia y Quíia (Ídie de efaió del espeto al :,3). PAU - Uiesidades Adaluzas. a) El esquea seía el siguiete: b) Al pasa de u edio a oto la feueia de la luz o aía (o se odifia el olo de la luz) peo si lo hae su logitud de oda ya que aía su eloidad de popagaió. La elaió ete las logitudes de oda e u edio y oto seía: f ; f Teiedo e ueta que la eloidad de la luz e el seía:, ,3 Po lo tato, las ueas logitudes de oda e el seía:,3 0 ( ) 3 0 5,76 0,3 0 ( ) 3 0 3, 0 7,5 0 4, 0 4. U ayo de luz pasa del al o u águlo de iideia de espeto a la oal. a) Dibuje e u esquea los ayos iidete y efatado y alule el águlo de efaió. b) Cuál debeía se el águlo de iideia paa que el ayo efatado fuea paalelo a la supefiie de sepaaió -?. i Apliado la ley de Sell tedeos que: se i () se() se() se() i se (),3 se( ) 0,65 40,54º b) Si el ayo efatado es paalelo a la supefiie de sepaaió iplia que 90º, po lo tato: se i i 50,º () se() ( ) se 90º,3 0, Calula el águlo líite paa la efaió de u ayo de luz que iaja po el iteio de u tubo aizo de idio uyo ídie de efaió es, si diho tubo está odeado po. Cuál debe se el alo de ese águlo si el tubo de idio está suegido e?. (),33. El águlo líite es el águlo de iideia paa el que el de efaió es de 90º, po lo tato debeá uplise que: se( il ) se( 90º ) Po lo tato, e el pie aso seá: se ( i ) 0,5 i L L Físia º Bahilleato - Natualeza de la Luz

3 Dpto. Físia y Quíia Y e el seguda aso seá: se,33 ( i ) 0,665 i 4,6º L L 6. El pisa ABC de la figua está heho o u idio uyo ídie de efaió es,. 45º 0 Dibuja sobe el diagaa la tayeto ia que seguiá los dos ayos de luz que se idia hasta que salga de ueo al, y alula el águlo que foaá ete ellos. Tayetoia del ayo Y apliado la ley de Sell a la efaió e la seguda aa tedeos que: ( ) se( ), 4, se43,º se Lo ual es iposible que el seo sea supeio a, idiado este esultado que el ayo o sale po la seguda aa sio que sufe ua eflexió total. Po lo tato la tayetoia seá la siguiete: i i 46,º Dode el águlo i ya que sufe ua eflexió. A pati de los i 3 73,º tiágulos de la figua se puede alula el águlo i 3, 3 águlo de iideia e la teea aa que esulta se igual a 6,º. El águlo 3 o el que se efata e la teea aa seá: ( ) se( ), se 6,º 3 3 La tayetoia que seguiá el ayo, que iide o u águlo de, es la idiada e la figua siguiete. El ayo sufe u efaió e la piea aa aeádose a la oal paa, posteioete sufi ua seguda efaió e la seguda aa alejádose de la oal. Los águlos oespodietes a ada ua de las efaioes seá: i Po lo tato, el ayo sale del pisa foado u águlo de o la oal a la aa ifeio del pisa. Tayetoia del ayo Si ealizaos los isos álulos paa el segudo ayo tedeos que: se45º, se i ( ) 3,3º + i i 3,3º 36,7º ( ) se( ), 0, se36,7º se ( ) 6,º se, se A pati de los tiágulos teeos que: + i i 6,º 43,º Po lo tato, el segudo ayo tabié sufiá eflexió total e la seguda aa eflejádose o u águlo de 36,7º. Y el águlo i 3 o que iide e la aa ifeio seá de 3,3º. Y el águlo 3 o que se efata e la aa ifeio seá: ( 3,3º ) se( ) 45º, se 3 3 Físia º Bahilleato - Natualeza de la Luz 3

4 Po lo tato los ayos sale po la aa ifeio de la siguiete foa: Rayo 45º Rayo Caa ifeio Po lo tato, los dos ayos foaá u águlo de 5º al sali defiitiaete del pisa. 7. U foo eite odas eletoagétias de,5 MHz e u edio uyo ídie de efaió es,. Calula la logitud de oda e el y e diho edio. La eloidad e el edio osideado seá: Dpto. Físia y Quíia a) Apliado la ley de Sell tedeos: ( 4º ) se( 5º ), 5 se b) La eloidad de la luz e el edio seá: 3 0,5,9 0 La logitud de oda de la luz abia al pasa de u edio a oto. La elaió ete las logitudes de oda e dos edios iee expesadas e fuió de las eloidades e los distitos edios ediate la euaió: Po lo tato la logitud de oda e el edio osideado seá:, , ,,5 0 Po lo tato, la logitud de oda e el edio osideado seá: edio,5 0 6 f,5 0 Hz 66,66 Y, puesto que la feueia o aía de u edio a oto, la logitud de oda e el seá: f,5 0 Hz 00. U haz de luz de 500 de logitud de oda iide desde el sobe u ateial taspaete o u águlo de 4º o la oal y se efata o u águlo de 5º. Calula: a) el ídie de efaió del ateial. b) la eloidad de la luz y la logitud de oda e el edio. 9. E el fodo de ua pisia de de pofudidad se eueta u foo luioso putual. Éste eite luz e todas dieioes de foa que e la supefiie se obsea u íulo de luz debido a los ayos efatados (fuea del íulo los ayos o eege pues se efleja totalete). Calula el adio del íulo si el ídie de efaió del es,33. El adio del íulo,, i L oiidiá o el ayo iidete a pati del ual se podue ya la eflexió total, es dei, o el ayo que iide o u águlo igual al águlo líite, e figua. Los ayos, que poedetes del foo, iida o águlos eoes al líite pasaá al. E abio, aquellos que iida o u águlo supeio al líite o saldá del ya que sufiá eflexió total Físia º Bahilleato - Natualeza de la Luz 4

5 y, po tato, o podá se obseados desde el. El águlo líite lo podeos alula de la foa: Dpto. Físia y Quíia que foa las pologaioes del ayo iidete y el ayo eegete del pisa. Este es el águlo que hay que alula. Po tiagulaioes teeos que: ( ) se( 90º ) i 4,75º,33 se i L L El adio,, del íulo lo podeos alula po tiagulaió de la foa: tag L ( i ) tag( 4,75º ), i + β i ; + θ α Luego tedeos que: β i δ i + ; + i θ ; δ β + θ i ( + i ) i + α ; 0. Calula la desiaió ete el ayo iidete y el eegete de u pisa uyo águlo es de y su ídie de efaió es de,5. El ayo iide o u águlo de. El ayo iide e el pisa foado u águlo de iideia i. E la piea aa sufe ua efaió foado u águlo de efaió e iide después e la seguda aa foado u águlo de iideia i, paa sali fialete del pisa después de sufi ua seguda efaió, foado u águlo de efaió. Po lo tato, el águlo de desiaió δ del pisa se puede alula e fuió del águlo de iideia iiial i, e uesto aso, del águlo α del pisa, e uesto aso, y del águlo de efaió e la seguda aa. Paa alula este águlo aos a aplia la ley de Sell a ada ua de las aas. ( ),5 se( ) 9,47º se i α 9,47º 40,53º ( 40,53º ) se( ) 77, º,5 se Po lo tato, el águlo de desiaió del pisa seá: δ i + α + 77,º 47,º 0º 0º a b N y N so las oales a ada ua de las aas y δ es el águlo de desiaió del pisa que es el águlo α N i β δ θ i α N. E la figua se tiee tes espejos, a, b y, oloados foado águlos de 0º ete sí. Sobe el pieo iide etialete, y e su puto edio, u ayo de luz. a) Dibuja la aha del ayo hasta que se sale del sistea de los espejos. b) Calula el águlo que se ha desiado el ayo desde que iide hasta que sale del ojuto. El ayo de luz sufe eflexioes e las aas de los espejos. Coo e la eflexió el águlo de iideia es igual al de eflexió se puede opoba fáilete que la aha del ayo es la idiada e la figua. Físia º Bahilleato - Natualeza de la Luz 5

6 Dpto. Físia y Quíia,3. U ayo de luz aailla iide sobe ua de sus aas foado u águlo de º. Qué águlo total δ se habá desiado el ayo al ataesa el pisa. Se obsea que el ayo sale fialete etial haia aiba, po lo tato, se habá desiado u águlo de 0º o espeto al ayo iidete. Coo heos isto e ejeiio ateio el águlo de desiaió del pisa se puede expesa e fuió del águlo i de iideia e la piea aa, del águlo α del pisa y del águlo de efaió e la seguda aa de la foa: α N i δ N i α. Cuado el águlo de iideia de u ayo sobe u ateial es de, el águlo que foa los ayos eflejado y efatado es de 35º. Calula el ídie de efaió del edio. δ i + α E este aso i º, α. Paa alula apliaos la ley de Sell a las dos efaioes: se( º ),3 se( ) 9,º 35º i α 9,º 0,º ( 0,º ) se( ) 7,49º,3 se Se puede alula fáilete que el águlo de efaió debe se de 5º, e figua Po lo tato, el águlo de desiaió del pisa seá: δ i + α º + 7,49º 9,49º º 5º 75º 4. E u pisa de 90º o ídie de efaió,3 alula el águlo de iideia paa que e la seguda aa del pisa se poduza eflexió total. Si apliaos la ley de Sell tedeos que: ( ) se( 5º ), 93 se Paa que e la seguda aa se poduza eflexió total el águlo de iideia i e ella debe se igual oo íio al águlo liite del idio y el. 3. Se dispoe de u pisa de y o u ídie de efaió paa la luz aailla i 90º i Físia º Bahilleato - Natualeza de la Luz 6

7 Dpto. Físia y Quíia Vaos a alula este águlo líite. Debe uplise que: ( ) se( 90º ) i 50,º,3 se i L L Po lo tato, el águlo i 50,º. Ahoa bie, oo heos isto e ejeiios ateioes: d) El águlo líite paa uado la luz pasa del idio al seía: ( ) se( 90º ) i 45,7º,4 se i L L i α α i 90º 50,º 39,7º Y apliado la ley de Sell a la piea aa del pisa tedeos que: ( ),3 se( 39,7º ) i 56,7º se i 5. U ayo de luz láse de logitud de oda 5,.0-7 iide e u bloque de idio. a) Puedes desibi los feóeos que oue?. b) Si el águlo de iideia es 45º y el de efaió es, puedes alula el ídie de efaió del idio?. ) Seía difeete paa ua logitud de oda de 7.0-7?. d) Co el ídie de efaió alulado, podías dei óo alulaías el águlo líite y uál es su alo?. a) Al iidi la luz sobe la supefiie del idio sufiá oalete eflexió y efaió, auque la efaió es el feóeo ás ipotate si el idio es taspaete. b) Apliado la ley de Sell tedeos que: 6. Ua láia de idio de aas plaas y paalelas, situada e el, tiee u espeso de y u ídie de efaió,6. Paa u ayo de luz oooátia que iide e la aa supeio de la láia o u águlo de 45º: a) Halla los aloes del águlo e el iteio de la láia y del águlo eegete. b) Aeigua el desplazaieto lateal expeietado po el itado ayo al ataesa la láia. ) Dibuja la aha geoétia del ayo. a) La luz sufe dos efaioes e las aas de la láia, e figua. El águlo de efaió seá: ( 45º ),6 se( ) 6,º se Este águlo seá igual al de iideia e la seguda aa. Po lo tato, el águlo o que eege el ayo seá: ( ) se( ) 45º,6 se 6,º Po lo tato el ayo eegete sale paalelo al ayo iidete. i ( 45º ) se( ), 4 se θ x ) El ídie de efaió de u idio depede oalete de la logitud de oda de la luz que se popaga po él ya que: e I d f Dode es la eloidad de popagaió de la luz e el idio y es la logitud de oda e el idio. La feueia f de la luz iidete o abia al popagase po el idio. Peo oo abia la eloidad, abiaá la logitud de oda e el idio. Es dei, la láia de aas plao-paalelas o podue desiaió del ayo iiial sio u desplazaieto d ya que el ayo eegete sale paalelo a él. Físia º Bahilleato - Natualeza de la Luz 7

8 b) Si llaaos x a la logitud de la tayetoia del ayo deto de la láia tedeos que: os ( ) e x 0,09 x e os Y, po oto lado, tedeos que: ( θ ) se 0,0 os ( ) ( 6,º ) Y oo el águlo θ i - 45º-6,º,7º, tedeos que la desiaió expeietada po el ayo iidete seá: d x ( θ) 0,09 se(,7º ) 0,0 d x se 7. Se tiee u láse que geea luz oja oooátia de logitud de oda e el 663 y se itodue e el, uyo ídie de efaió es,33. a) uál es la logitud de oda de la itada luz e el?. b) Ua pesoa bajo el obseaá el iso olo (ojo) o u olo ligeaete difeete? po qué?. Dato: 3.0.s -. Dpto. Físia y Quíia a) Al pasa la luz de u edio a oto o se odifia su feueia peo si su eloidad, po lo tato, se odifiaá su logitud de oda. La elaió que existe ete las logitudes de oda e dos edios distitos iee dada po: Si alulaos la eloidad e el tedeos que: 3 0,33,5 0 Po lo tato, la logitud de oda e el seá: , b) El olo de la luz está deteiado po su feueia, o po su logitud de oda, po lo tato, oo ésta o abia al pasa de edio, la pesoa bajo el obseaá exataete el iso olo de luz. Físia º Bahilleato - Natualeza de la Luz