TEMA: ÓPTICA. - Telefonica.net

C-J-07
Una superficie plana separa dos medios de índices de refracción distintos n1 y n2 .Un rayo de luz incide desde el
medio de índice n1. Razone si son verdaderas o falsas las afirmaciones siguientes:
a) El ángulo de incidencia es mayor que el ángulo de reflexión. FALSO , sólo es cierto cuando n2 > n1
b) Los ángulos de incidencia y de refracción son siempre iguales.
c) El rayo incidente, el reflejado y el refractado están en el mismo plano.
d) Si n1 > n2 se produce reflexión total para cualquier ángulo de incidencia.
a) El ángulo de incidencia es mayor que el ángulo de reflexión. FALSO , son siempre iguales
b) Los ángulos de incidencia y de refracción son siempre iguales. FALSO , sólo es cierto cuando n2 = n1
c) El rayo incidente, el reflejado y el refractado están en el mismo plano. CIERTO, es la primera ley de Snell
d) Si n1 > n2 se produce reflexión total para cualquier ángulo de incidencia. FALSO, sólo se produce
reflexión total si el ángulo de incidencia supera al ángulo límite: i > arc sen (n2 / n1)
C-S-07
Una lente convergente tiene una distancia focal de 20 cm. Calcule la posición y aumento de la imagen que
produce dicha lente para un objeto que se encuentra delante de ella a las siguientes distancias: a) 50 cm; b) 15
cm. . Realice el trazado de rayos en ambos casos.
a)
Imagen menor, real e invertida
b)
1 / s2 – 1 / s1 = 1 / f2 1 / s2 – 1 / (–50) = 1 / 20
1 / s2 = 1 / 20 – 1 / 50 = 3 /100 s2 = 100/3 = +33’3 cm
A = y2 / y1 = s2 / s1 = 100/3 /(–50) = – 2/3
1 / s2 – 1 / s1 = 1 / f2 1 / s2 – 1 / (–15) = 1 / 20
1 / s2 = 1 / 20 – 1 / 15 = – 1 /60 s2 = – 60 cm
A = y2 / y1 = s2 / s1 = - 60 /(–15) = + 4
Imagen mayor, virtual y derecha
C-J-08
Una lámina de vidrio (índice de refracción n = 1,52) de caras planas y paralelas y espesor d se encuentra entre el
aire y el agua. Un rayo de luz monocromática de frecuencia 5x10 14 Hz incide desde el agua en la lámina.
Determine:
a) Las longitudes de onda del rayo en el agua y en el vidrio.
b) El ángulo de incidencia en la primera cara de la lámina a partir del cual se produce reflexión total interna
en la segunda cara.
Datos: Índice de refracción de agua = 1,33; Velocidad de la luz en el vacío c = 3.10 8 m/s
a) Cuando un rayo de luz se propaga por diferentes medios su frecuencia no varía pero sí su longitud de onda:
v = . F = v / F, como n = c / v v = c / n = c / (n.F)
agua = 3.10 8 / (1’33 . 5.10 14 ) = 4’51.10 -7 m
vidrio = 3.10 8 / (1’52 . 5.10 14 ) = 3’95.10 -7 m
b) Supongamos que la luz se propaga en el aire a la misma velocidad que en el vacío, n =1
Al incidir el rayo de luz en el vidrio se refracta alejándose de la normal, según la
ecuación de Snell:
na . sen i = nv . sen r
El rayo de luz sigue su camino y se refracta al pasar al aire según la ecuación:
nv . sen i’ = n . sen r’
Como la lámina es planoparalela, el rayo incidirá sobre la otra cara con un ángulo de
incidencia i’ = r y por tanto:
na . sen i = nv . sen r = nv . sen i’ = n . sen r’ na . sen i = n . sen r’
Para que se produzca reflexión total en la capa vidrio-agua r’ debe ser 90º por lo que:
na.sen i = n . sen 90 sen i = n / na = 1 / 1’33 =0’7519 i = 48’8º