Preguntas del capítulo Ondas electromagnéticas

Transcripción

1 Preguntas del capítulo Ondas electromagnéticas 1. Isaac Newton fue uno de los primeros físicos en estudiar la luz. Qué propiedades de la luz explicó usando el modelo de partícula? 2. Quién fue la primer persona a la que se le debe la teoría ondulatoria de la luz? 3. La teoría de corpuscular de la luz fue traída por cuales dos físicos del siglo XX? Qué fenómeno explicaban con la teoría de la partícula? 4. Cuál es el nombre de la teoría que integra la física cuántica con el electromagnetismo? 5. La luz incide sobre un espejo y la refleja. El ángulo inicial se denomina el ángulo de incidencia y el ángulo final es el ángulo de retorno / reflexión. Cuál es cierto acerca de esos dos ángulos? 6. Qué es la refracción? Por qué la luz refracta cuando pasa por diferentes medios como el aire o el agua? 7. Hay tres cualidades de la luz; la longitud de onda, la velocidad y la frecuencia. Cuál de estas permanece constante pasando desde el aire al agua? 8. Durante la refracción, el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción son medidos respecto a que? 9. Cuál es el Principio de Fermat del tiempo mínimo? 10. Qué es dispersión? Qué objeto es usado para separar la luz blanca en sus colores que la constituyen? 11. Qué es difracción? Da un ejemplo de difracción usando ondas de agua. 12. Cuando una onda pasa a través de dos aberturas, y luego crea un patrón de onda única en el otro lado de las aberturas, que fenómenos se exhiben? 13. Resumiendo el Experimento de doble rendija de Young para la luz. Si la luz actúa únicamente como una partícula, Qué observaríamos? 14. Qué causa la máxima y la mínima en el Experimento de la Doble rendija? 15. Si, en lugar de tener dos rendijas, un material está grabado con miles de líneas finas, cada uno actuando como una rendija para que la luz pase a través de ellas. Cómo se llama este material? 16. Para la interferencia de una única rendija, Qué ocurre con la nitidez de las imágenes en la pantalla de detección si el ancho de la rendija se reduce? 17. Qué fenómeno contribuye a observar muchos colores en una burbuja de jabón o una Ondas Electromagnéticas - 1 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

2 delgada película de aceite sobre el asfalto? 18. Qué cuatro ecuaciones están incluidas en las Ecuaciones de Maxwell s? 19. Qué relación geométrica existe entre el campo magnético, el campo elétrico y la dirección del movimiento de una onda electromagnética? 20. Cómo hizo Maxwell para concluir que las ondas luminosas eran ondas electromagnéticas? 21. Ordena los varios tipos de radiación electromagnética de la más pequeña a la más grande longitud de onda. 22. Cuál es el propósito de los lentes de sol polarizados? Ondas Electromagnéticas - 2 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

3 Capítulo Problemas Reflexión, Refracción y Dispersión de la luz Trabajo en clase 1. La luz incide sobre un espejo en un ángulo de 50 a una línea normal a la superficie. Qué ángulo hace que la luz sea reflejada con respecto a la normal? 2. La luz tiene una longitud de onda de 450 nm en el vacío. Ingresa en un prisma de vidrio con un índice de refracción 1.6. Cuál es la longitud de onda en el vidrio? Cuál es la velocidad de la luz en el vidrio? Cuál es la frecuencia en el vidrio? 3. La luz tiene una frecuencia de 5.50x1014 Hz en el vacío. Entra en un líquido con un índice de refracción de Cuál es la frecuencia en el líquido? Cuál es la velocidad de la luz en el líquido? Cuál es la longitud de onda en el líquido? 4. La luz viaja desde el aire (n=1.0) a el agua (n=1.3). Su ángulo de incidencia es de 45. Cuál es el ángulo de refracción? 5. La luz viaja desde el agua (n=1.3) a el aire (n=1.0). Su ángulo de incidencia es de 45. Cuál es el ángulo de refracción? Trabajos en casa 6. La luz incide sobre un espejo en un ángulo de 38 a una línea normal a la superficie. Qué ángulo hace que la luz se refleje respecto a la normal? 7. La luz tiene una longitud de onda de 650 nm en el vacío. Ingresa en un prisma de vidrio con un índice de refracción 1,8. Cuál es la longitud de onda en el vidrio? Cuál es la velocidad de la luz en el vidrio? Cuál es la frecuencia en el vidrio? 8. La luz tiene una frecuencia de 4.80x1014 Hz en el vacío. Entra en un líquido con un índice de refracción de Cuál es la frecuencia en el líquido? Cuál es la velocidad de la luz en el líquido? Cuál es la longitud de onda en el líquido? 9. La luz viaja por el aire (n = 1,0) hacia el vidrio (n = 1,5). Su ángulo de incidencia es de 55. Cuál es su ángulo de refracción? 10. La luz viaja desde el diamante (n = 2,4) al aire (n = 1,0). Su ángulo de incidencia es de 15. Cuál es su ángulo de refracción? Ondas Electromagnéticas - 3 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

4 Difracción e Interferencia de la luz Trabajo en clase 11. En un experimento de doble rendija, las dos rendijas están separadas por 2.5 mm. Luz de longitud de onda de 520 nm incide en las ranuras. Cuál es la distancia al primer máximo en una pantalla que está a 4 metros de distancia? 12. En un experimento de doble rendija, las dos rendijas están separadas por 1,8 mm. Luz de longitud de onda de 480 nm incide en las ranuras. Cuál es la distancia a la tercer máximo en una pantalla que está a 2 metros de distancia? 13. En un experimento de doble rendija, la distancia entre el máximo central y el de segundo orden es 1.2 mm. Luz de longitud de onda de 620 nm incide en las ranuras. Cuál es la distancia entre las dos rendijas si la la pantalla está a 3 m? 14. La distancia entre grabados en una red de difracción es de is 1.8 µm y la distancia entre la rejilla y la pantalla de observación es de 0.85 m. Cuál es la distancia desde el punto medio de la pantalla al segundo máximo con una longitud de onda de la luz de 510 nm? 15. Una red de difracción está grabada con 6667 líneas / cm. La distancia entre la rejilla y la pantalla de observación es de 0.75 m. Cuál es la distancia desde el punto medio de la pantalla al primer máximo para que la luz esté con una longitud de onda de 450 nm? 16. La luz con una longitud de onda de 590 nm incide en una pantalla con una sola rendija de 0.80 mm de ancho. Cuál es la distancia entre el máximo central y la primera franja oscura sobre una pantalla que está a 2.1 m de la primera pantalla? 17. La luz ilumina un aparato de una sola rendija con una abertura de 0.75 mm produciendo un patrón de interferencia con un ancho de máximo central de 0.40 mm sobre una segunda pantalla que está a 2.8 m. Cuál es la longitud de onda de la luz incidente? 18. La luz con una longitud de onda de 550 nm incide en una burbuja de jabón con un índice de refracción Cuál es el espesor mínimo de la burbuja con el fin de producir la máxima reflexión de los rayos incidentes? 19. Luz con una longitud de onda de 580 nm ilumina una película de jabón con un índice de refracción de Cuál es el espesor mínimo de la película con el fin de no producir ninguna reflexión de los rayos incidentes? 20. Una lente de vidrio n = 1.80 se recubre con una película de n = 1,32. Cuál debe ser el espesor mínimo de la película con el fin de producir la máxima reflexión de la luz que incide normalmente de longitud de onda de 540 nm? Ondas Electromagnéticas - 4 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

5 21. Una lente de vidrio n = 1,65 se recubre con una película de n = 1,30. Cuál debe ser el espesor mínimo de la película con el fin de producir la reflexión mínima de la luz que incide con una longitud de onda de 600 nm? Trabajos en casa 22. En un experimento de doble rendija, la distancia entre el máximo central y el de quinto orden es de 2,2 mm. Luz de longitud de onda de 700 nm y incide en las ranuras. Cuál es la distancia entre las dos rendijas si las pantallas están a 45 m? 23. Luz que incide en un aparato de doble rendija con una separación de rendija de 1.6 mm forma un patrón de interferencia donde la distancia entre dos máximos consecutivos es 0.80 mm en una pantalla que está a 2.7 m por detrás de la primera pantalla. Cuál es la longitud de onda de la luz incidente? 24. Luz que incide un aparato de doble rendija con una separación de 2.3 mm forma un patrón de interferencia donde la distancia entre dos máximos consecutivos es 0.90 mm en una pantalla que está a 3.4 m por detrás de la primera pantalla. Cuál es la longitud de onda de la luz incidente? 25. La distancia entre grabados en una rejilla de difracción es 2.0 µm y la distancia entre la rejilla y la pantalla de observación es 0.88 m. Cuál es la distancia desde el punto medio de la pantalla al primer máximo para luz con una longitud de onda de 480 nm? 26. Una red de difracción está grabada con 7100 líneas / cm. La distancia entre la rejilla y la pantalla de observación es 0.65 m. Cuál es la distancia desde el punto medio de la pantalla al segunda máximo para la luz con una longitud de onda de 470 nm? 27. La luz ilumina un aparato de una sola rendija con abertura de ranura de 0.65 mm para producir un patrón de interferencia con un ancho del máximo central de 0.50 mm en la segunda pantalla que está a 3.1 m de distancia. Cuál es la longitud de onda de la luz que incide? 28. Luz de longitud de onda de 485 nm y incide en una pantalla con una sola rendija 0.5 mm de ancho. Cuál es la distancia entre el máximo central y la segunda franja oscura en una pantalla ubicada a 1.70 m de distancia de la primer pantalla? 29. Luz de longitud de onda de onda de 460 nm incide sobre una burbuja de jabón, con un índice de refracción de Cuál es el espesor mínimo de la burbuja con el fin de producir la máxima reflexión de los rayos incidentes? 30. Luz con una longitud de onda de 620 nm ilumina una película de jabón con un índice de refracción de Cuál es el espesor mínimo de la película con el fin de no producir ninguna reflexión de los rayos incidentes? Ondas Electromagnéticas - 5 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

6 31. Una lente de vidrio n = 1.60 se recubre con una película de n = Cuál debe ser el espesor mínimo de la película con el fin de producir la máxima reflexión de la luz que incide normalmente con una longitud de onda de 560 nm? 32. Una lente de vidrio n = 1.75 se recubre con una película de n = Cuál debe ser el espesor mínimo de la película con el fin de producir la reflexión mínima de la luz que incide normalmente con longitud de onda de 520 nm? Propiedades de las Ondas Electromagnéticas Trabajo en clase 33. Luz con una longitud de onda de 400 nm viaja en el vacío Cuál es su frecuencia? 34. Luz con una frecuencia de 6.0x10 14 Hz viaja en el vacío. Cuál es su longitud de onda? 35. La velocidad de la luz en el agua es 2.26x10 8 m/s. Si la frecuencia de la luz en el agua es 7.50x10 14 Hz, Cuál es su longitud de onda? 36. Si la longitud de onda de la luz en un diamante es de 686 nm, y su frecuencia es 1.81 x Hz Cuál es su velocidad? Trabajo en casa 37. Luz con una longitud de onda de 600 viaja en el vacío nm. Cuál es la frecuencia? 38. Luz con una frecuencia de 4.0x10 14 Hz viaja en el vacío. Cuál es la longitud de onda? 39. La velocidad de la luz en el diamante es 1.24x10 8 m/s. Si la frecuencia de la luz en el diamante es 9.55x10 14 Hz, Cuál es su longitud de onda? 40. Si la longitud de onda de la luz en el agua es de 525 nm, y su frecuencia es de 4.30 x Hz, Cuál es su velocidad? Ondas Electromagnéticas - 6 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

7 Problemas generales La figura es aplicable a los problemas generales 1 y Una luz monocromática golpea a un aparato de doble rendija, como se muestra arriba. La separación entre las rendijas es mm. Como resultado de la difracción se produce un patrón de interferencia en la segunda pantalla ubicada a 4 m de distancia. a. Qué propiedad de la luz demuestra este experimento? b. Encuentra la longitud de onda de la luz que incide basada en el patrón de interferencia. Se sumerge al aparato de doble rendija en agua (n = 1.33) c. Cuál es la frecuencia de la luz en el agua? d. Cuál es la longitud de onda de la luz en el agua? e. Qué ocurre con la distancia entre las dos franjas adyacentes en el agua? 2. Una luz monocromática golpea a un aparato de doble rendija, como se muestra arriba. La separación entre las rendijas es mm. Como resultado de la difracción se produce un patrón de interferencia en la segunda pantalla ubicada a 5 m de distancia. a. Qué propiedad de la luz demuestra este experimento? b. Encuentra la longitud de onda de la luz que incide basada en el patrón de interferencia. Se sumerge al aparato de doble rendija en agua (n = 1.33) c. Cuál es la frecuencia de la luz en el agua? d. Cuál es la longitud de onda de la luz en el agua? e. Qué ocurre con la distancia entre las dos franjas adyacentes en el agua? Ondas Electromagnéticas - 7 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

8 3. Una película de jabón es iluminada con una luz monocromática con una longitud de onda de nm como se muestra arriba. a. Cuál es la frecuencia de la luz que incide en el vacío? b. Cuál es la frecuencia de la luz en la película? c. Cuál es la velocidad de la luz en la película? d. Cuál es la longitud de onda en la película? e. Calcula el grosor mínimo de la película para no producir luz reflejada. f. Calcula el grosor mínimo de la película para producir el máximo de luz reflejada. 4. Una película de jabón es iluminada con una luz monocromática con una longitud de onda de nm como se muestra arriba. a. Cuál es la frecuencia de la luz que incide en el vacío? b. Cuál es la frecuencia de la luz en la película? c. Cuál es la velocidad de la luz en la película? d. Cuál es la longitud de onda de la luz en la película? e. Calcula el grosor mínimo para no producir luz reflejada en la película. f. Calcula el grosor mínimo de la película para producir la máxima intensidad de luz reflejada. Ondas Electromagnéticas - 8 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

9 5. Hay una película de aceite en la superficie del agua que es iluminada con una luz monocromática de una longitud de onda de nm como se muestra arriba. a. Cuál es la frecuencia de la luz que incide en el vacío? b. Cuál es la frecuencia de la luz en la película de aceite? c. Cuál es la velocidad de la luz en la película de aceite? d. Cuál es la longitud de onda de la luz en la película de aceite? e. Calcula el grosor mínimo de la película para no producir luz reflejada. f. Calcular el grosor mínimo de la película para producir la máxima intensidad de luz reflejada. 6. La superficie de un vidrio se recubre con una película delgada y se ilumina con una luz monocromática de longitud de onda de 555 nm. a. Cuál es la frecuencia de la luz que incide en el vacío? b. Cuál es la frecuencia de la luz en la película? c. Cuál es la velocidad de la luz en la película? d. Cuál es la longitud de onda de la luz en la película? e. Calcula el grosor mínimo de la película para no producir luz reflejada. f. Calcula el grosor mínimo de la película para producir la máxima intensidad de luz reflejada. Ondas Electromagnéticas - 9 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

10 Preguntas del capítulo 1. Reflexión, Refracción y Dispersión. 2. Christiaan Huygens. 3. Max Planck (Radiación de cuerpo negro) y Albert Einstein (efecto fotoeléctrico). 4. Electrodinámica cuántica. 5. Son iguales. 6. Cuando la luz pasa de un medio a otro, se curva. La velocidad de los cambios de luz en diferentes medios de comunicación. 7. Frecuencia. 8. Una recta que es normal (perpendicular) a la superficie entre dos medios. 9. La luz sigue un camino a través de diferentes medios que tarda menos. 10. La separación de los diversos colores que componen la luz blanca por una doble superficie refractante. Un prisma. 11. La curvatura de una onda cuando se encuentra con un obstáculo. Además, cuando una onda se encuentra con una pequeña abertura, se genera una nueva onda en el otro lado. 12. Difracción e Interferencia. 13. La luz monocromática incide sobre dos rendijas de anchura comparable a la longitud de onda de la luz. Se observa un patrón de interferencia. Si la luz actuara sólo como una partícula, habría un máximo detectado una frente a la abertura de la rendija. 14. La superposición de los valores de pico de la onda de cada rendija (interferencia constructiva); la superposición de un pico y un valle de las dos ondas (interferencia destructiva). 15. Rejilla de difracción. 16. La imagen se extiende y se vuelve menos fuerte y más difuminada. 17. Reflexión, Refracción e Interferencia. 18. Ley de Gauss para la electricidad, la ley de Gauss para el magnetismo, la ley de Faraday y la ley de Ampere. 19. Son todas mutuamente perpendiculares. 20. Las soluciones a sus ecuaciones mostraron que las ondas electromagnéticas se movían a la misma velocidad que la luz. 21. Rayos gamma, rayos x, rayos ultravioletas, luz visible, radiación infra roja, microondas, ondas de radio. 22. Para reducir la intensidad de la luz mediante la absorción de gran parte del vector de campo eléctrico y reducir al mínimo el deslumbramiento. Problemas de capítulo nm, 1.9x10 8 m/s, 6.7x10 14 Hz x10 14 Hz, 2.26x10 8 m/s, 410nm nm, 1.7x10 8 m/s, 4.6x10 14 Hz x10 14 Hz, 2.21x10 8 m/s, 460nm x10-4 m x 10-3 m x10-3 m x10-1 m x10-1 m x10-3 m nm x10-7 m x10-7 m x10-7 m Ondas Electromagnéticas - 10 v 1.1 Goodman & Zavorotniy

11 x10-7 m x10-3 m x10-7 m x10-7 m x10-1 m x10-1 m nm x10-3 m x10-8 m x10-7 m x10-7 m x10-7 m x10 14 Hz nm nm x10 8 m/s x10 14 Hz nm nm x10 8 m/s Problemas generales 1. a) Naturaleza ondulatoria b) 300 nm c) 1.00x10 15 Hz d) 2.26x10-7 m e) disminuye 2. a) Naturaleza ondulatoria b) 360 nm c) 8.33x10 14 Hz d) 2.71x10-7 m e) disminuye 3. a) 5.00x10 14 Hz b) 5.00x10 14 Hz c) 2.31x10 8 m/s d) 462 nm e) 2.31x10-7 m f) 1.16x10-7 m 4. a) 5.17x10 14 Hz b) 5.17x10 14 Hz c) 2.38x10 8 m/s d) 461 nm e) 2.30x10-7 m f) 1.15x10-7 m 5. a) 5.36x10 14 Hz b) 5.36x10 14 Hz c) 2.36x10 8 m/s d) 441 nm e) 1.10x10-7 m f) 2.20x10-7 m 6. a) 5.41x10 14 Hz b) 5.41x10 14 Hz c) 2.42x10 8 m/s d) 447 nm e) 1.12x10-7 m f) 2.24x10-7 m Ondas Electromagnéticas - 11 v 1.1 Goodman & Zavorotniy