Los 12 primeros ejercicios son teóricos, deberíais saberlos hacer solos, mirando los apuntes y aprendiendo los conceptos.
Aquí os pongo las soluciones a los ejercicios 13,14,15,16 y 17, aunque algunos de ellos también tienen preguntas teóricas.Seguiremos mañana jueves .
EJERCICIOS DE SELECTIVIDAD ÓPTICA
1) a) Describa con ayuda de un esquema
los fenómenos de reflexión y refracción de la luz y enuncie sus leyes.
b) Explique en qué consiste la
reflexión total y en qué condiciones se produce
2) Razone las respuestas a las siguientes
cuestiones:
a) Cuando un rayo pasa a un medio con
mayor índice de refracción, ¿se acerca o se aleja de la normal?
b) ¿Qué es el ángulo límite? ¿Existe
este ángulo en la situación anterior?
3) a) Explique, con
ayuda de un esquema, en qué consiste el fenómeno de la dispersión de la luz
blanca a través de un prisma de vidrio.
b) ¿Ocurre el mismo
fenómeno si la luz blanca atraviesa una lámina de vidrio de caras paralelas?
4) Un rayo de luz
pasa de un medio a otro, e n el que se propaga a mayor velocidad.
a) Indique cómo
varían la longitud de onda, la frecuencia y el ángulo que forma dicho rayo con
la normal a la superficie de separación, al pasar del primero al segundo medio.
b) Razone si el rayo de luz
pasará al segundo medio, independientemente de cuál sea el valor del ángulo de
incidencia
5) a)
Explique, con ayuda de un esquema, los fenómenos de refracción de la luz y de
reflexión total.
b) El índice de
refracción de las sustancias disminuye al aumentar la longitud de onda. ¿Se
desviará más la luz roja o la azul cuando los rayos inciden en el agua desde el
aire? Razone la respuesta
6) a) ¿Qué se
entiende por refracción de la luz? Explique que es el ángulo límite y,
utilizando un diagrama de rayos, indique cómo se determina.
b) Una fibra óptica es
un hilo transparente a lo largo del cual puede propagarse la luz, sin salir al
exterior. Explique por qué la luz “no se escapa” a través de las paredes de la
fibra.
7) Un rayo de luz que
se propaga por un medio a una velocidad de 165 km s –1
penetra en otro medio en el que la velocidad de propagación es 230 km s –1.
a) Dibuje la
trayectoria que sigue el rayo en el segundo medio y calcule el ángulo que forma
con la normal si el ángulo de incidencia es de 30º.
b) ¿En qué medio es
mayor el índice de refracción? Justifique la respuesta
8) a) Razone si tres haces de luz visible de colores azul, amarillo y
rojo, respectivamente: i) tienen la misma frecuencia; ii) tienen la misma
longitud de onda; iii) se propagan en el vacío con la misma velocidad.
¿Cambiaría alguna de estas magnitudes al propagarse en el agua?
b)
¿Qué es la reflexión total de la luz? ¿Cuándo puede ocurrir?
9) Es corriente
utilizar espejos convexos como retrovisores en coches y camiones o en
vigilancia de almacenes, con objeto de proporcionar mayor ángulo de visión con
un espejo de tamaño razonable. a) Explique con ayuda de un esquema las
características de la imagen formada en este tipo de espejos. b) En estos
espejos se suele indicar: “Atención, los objetos están más cerca de lo que
parece”. ¿Por qué parecen estar más alejados?
10) a) Explique en
qué consiste la reflexión total. ¿En qué condiciones se produce?
b) ¿Por qué la
profundidad real de una piscina llena de agua es mayor que la profundidad
aparente?
11) a) Si queremos
ver una imagen ampliada de un objeto, ¿qué tipo de espejo tenemos que utilizar?
Explique, con ayuda de un esquema, las características de la imagen formada.
b) La nieve refleja
casi toda la luz que incide en su superficie. ¿Por qué no nos vemos reflejados
en ella?
12) a) Indique qué se
entiende por foco y por distancia focal de un espejo. ¿Qué es una imagen
virtual?
b) Con ayuda de un
diagrama de rayos, describa la imagen formada por un espejo convexo para un
objeto situado entre el centro de curvatura y el foco.
13) Un haz de luz
monocromática de frecuencia 5 · 10 14 Hz se propaga por el aire.
a) Explique qué características
de la luz cambian al penetrar en una lámina de vidrio y calcule la longitud de
onda.
b) ¿Cuál debe ser el
ángulo de incidencia en la lámina para que los rayos reflejado y refractado
sean perpendiculares entre sí?
14) Un rayo luminoso que se propaga en el aire incide sobre el agua de un estanque formando un ángulo de 20º con la normal.
a) ¿Qué ángulo formarán entre sí los rayos reflejado y refractado?
b) Variando el ángulo de incidencia, ¿podría producirse el fenómeno de reflexión total? Razone la respuesta
n aire=1; n agua=1,33
15) El ángulo límite vidrio-agua es de 60º. Un rayo de luz, que se propaga por el vidrio, incide sobre la superficie de separación con un ángulo de 45º y se refracta dentro del agua.
a) Explique qué es el ángulo límite y determine el índice de refracción del vidrio
b) Calcule el ángulo de refracción en el agua.
n aire = 1 ; n agua = 1,33
SOLUCIONES 14 Y 15
16) El láser de un reproductor de CD genera luz con una longitud de onda de 780 nm medida en el aire.
a) Explique qué características de la luz cambian al penetrar en el plástico del CD y calcule la velocidad de la luz en él.
b) Si la luz láser incide en el plástico con un ángulo de 30º, determine el ángulo de refracción.
c = 3 ·10 8 m s-1 ; naire = 1 ; nplástico = 1,5
17) Un rayo de luz, cuya longitud de onda en el vacío es 6 ·10 - 7 m se propaga a través del agua.
a) Defina el índice de refracción y calcule la velocidad de propagación y la longitud de onda de esa luz en el agua.
b) Si el rayo emerge del agua al aire con un ángulo de 30º, determine el ángulo de incidencia del rayo en la superficie del agua.
c = 3 ·108 m s - 1 ; nagua = 1,33
18) Un haz de luz que
viaja por el aire incide sobre un bloque de vidrio. Los haces reflejado y
refractado forman ángulos de 30º y 20º, respectivamente, con la normal a la
superficie del bloque.
a) Calcule la
velocidad de la luz en el vidrio y el índice de refracción de dicho material.
b) Explique qué es el
ángulo límite y determine su valor para al caso descrito.
c = 3·108
m s –1
19) Un rayo de luz de
frecuencia 5·1014 Hz penetra en una lámina de vidrio de
caras paralelas con un ángulo de
incidencia de 30º.
a) Dibuje en un
esquema los rayos incidente, refractado en el vidrio y emergente al aire y
determine los ángulos de refracción y de emergencia.
b) Explique qué
características de la luz cambian al penetrar en el vidrio y calcule la
velocidad de propagación dentro de la lámina
c= 3·108 m s-1
; nvidrio = 1,5
a) Determine la
velocidad de propagación y la longitud de onda de esa luz en el diamante.
b) Si la luz emerge
del diamante al aire con un ángulo de refracción de 10º, dibuje la trayectoria
del haz y determine el ángulo de incidencia.
c = 3 ·108
m s -1 ; ndiamante = 2,42
21) Un rayo de luz
monocromática emerge desde el interior de un bloque de vidrio hacia el aire. Si
el ángulo de incidencia es de 19,5º y el de refracción de 30º.
a) Determine el
índice de refracción y la velocidad de propagación de la luz en el vidrio.
b) Como sabe, pueden
existir ángulos de incidencia para los que no hay rayo refractado; es decir, no
sale luz del vidrio. Explique este fenómeno y calcule los ángulos para los que
tiene lugar.
c = 3 ·108
m s - 1 ; naire = 1
22) Sobre
la superficie de un bloque de vidrio de índice de refracción 1,60 hay una capa
de agua de índice 1,33. Una luz amarilla de sodio, cuya longitud de onda en el
aire es 589· 10-9
m, se propaga por el vidrio hacia el agua.
a) Describa el
fenómeno de reflexión total y determine el valor del ángulo límite para esos
dos medios.
b) Calcule la
longitud de onda de la luz cuando se propaga por el vidrio y por el agua.
c = 3·108
m s-1
23) a) Explique qué
es una imagen real y una imagen virtual y señale alguna diferencia observable
entre ellas.
b) ¿Puede formarse una
imagen virtual con un espejo cóncavo? Razone la respuesta utilizando las
construcciones gráficas que considere oportunas
24) Una lámina de vidrio, de índice de refracción
1,5, de caras paralelas y espesor 10 cm, está colocada en el aire. Sobre una de
sus caras incide un rayo de luz, como se muestra en la figura. Calcule:
a) La altura h y la distancia d
marcadas en la figura.
b) El tiempo que tarda la
luz en atravesar la lámina.
c = 3·108 m s-1
24) Un haz de luz
roja penetra en una lámina de vidrio, de 30 cm de espesor, con un ángulo de
incidencia de 45º.
a) Explique si cambia
el color de la luz al penetrar en el vidrio y determine el ángulo de
refracción.
b) Determine el
ángulo de emergencia (ángulo del rayo que sale de la lámina con la normal).
¿Qué tiempo tarda la luz en atravesar la lámina de vidrio?
c = 3 ·
10
8 m s - 1 ; n vidrio = 1,3
a) Explique con ayuda de un esquema cómo se propaga la luz en el vidrio y calcule el ángulo que forman los rayos azul y rojo. ¿Se propagan con la misma velocidad? Justifique la respuesta.
b) Determine la frecuencia y la longitud de onda en el vidrio de la componente roja.
c = 3·108 m s-1 ; n vidrio (azul)
= 1,7 ; n vidrio (rojo) = 1,6
26) Un haz compuesto por luces de colores rojo
y azul incide desde el aire sobre una de las caras de un prisma de vidrio con
un ángulo de incidencia de 40 o .
a) Dibuja la trayectoria de los rayos en el
aire y tras penetrar en el prisma y calcula el ángulo que forman entre sí los
rayos en el interior del prisma si los índices de refracción son
nrojo = 1,612 y nazul
= 1,671, respectivamente.
b) Si la frecuencia de la luz roja es de
4,2·1014 Hz calcula su longitud de onda dentro del prisma. C= 3·108 m s-1 ; naire
= 1
FISICA.
2016. RESERVA 2. EJERCICIO 2. OPCIÓN B
27 )a)Describa, con la ayuda de
construcciones gráficas, las diferencias entre las imágenes formadas por una
lente convergente y otra divergente de un objeto real localizado a una
distancia entre f y 2f de la lente, siendo f la distancia focal.
b) La tecnología ultravioleta para la
desinfección de agua, aire y superficies está basada en el efecto germicida de
la radiación UV-C. El espectro del UV-C en el aire está comprendido entre 200
nm y 280 nm. Calcule las frecuencias entre las que está comprendida dicha zona
del espectro electromagnético y determine entre qué longitudes de onda estará
comprendido el UV-C en el agua. 8 1 aire agua c 3 10 m s ; n 1 ; n 1'33
FISICA.
2017. RESERVA 1. EJERCICIO 3. OPCIÓN B
28) a) Utilizando un diagrama de rayos,
construya la imagen en un espejo cóncavo de un objeto real situado: i) a una
distancia del espejo comprendida entre f y 2f, siendo f la distancia focal; ii)
a una distancia del espejo menor que f. Analice en ambos casos las
características de la imagen. b) Un haz de luz de 4 5 10 Hz ×
viaja por el interior de un bloque de diamante. Si la luz emerge al aire con un
ángulo de refracción de 10º, dibuje la trayectoria del haz y determine el
ángulo de incidencia y el valor de la longitud de onda en ambos medios.
C = 3 108 m /s ; n diamante = 2'42
; n aire=1
FISICA. 2017. RESERVA 2. EJERCICIO 3. OPCIÓN
B
29) a) Explique dónde debe estar situado un
objeto respecto a una lente delgada para obtener una imagen virtual y derecha: (i)
Si la lente es convergente; (ii) si la lente es divergente. Realice en ambos
casos las construcciones geométricas del trazado de rayos e indique si la
imagen es mayor o menor que el objeto.
b) Un objeto luminoso se encuentra a 4 m de
una pantalla. Mediante una lente situada entre el objeto y la pantalla se
pretende obtener una imagen del objeto sobre la pantalla que sea real,
invertida y tres veces mayor que él. Determine el tipo de lente que se tiene
que utilizar, así como su distancia focal y la posición en la que debe
situarse, justificando sus respuestas.
FISICA. 2018. JUNIO. EJERCICIO 3. OPCIÓN B
30)Un objeto se sitúa a la izquierda de una
lente delgada convergente. Determine razonadamente y con la ayuda del trazado
de rayos la posición y características de la imagen que se forma en los
siguientes casos: (i) s = f; (ii) s = f / 2; (iii) s = 2 f. b) Un objeto de 2
cm de altura se sitúa a 15 cm a la izquierda de una lente de 20 cm de distancia
focal. Dibuje un esquema con las posiciones del objeto, la lente y la imagen.
Calcule la posición y aumento de la imagen.
FISICA. 2018. RESERVA 1. EJERCICIO 3. OPCIÓN
A
31) Explique el fenómeno de la dispersión de
la luz por un prisma ayudándose de un esquema. b) Un objeto de 0,3 m de altura
se sitúa a 0,6 m de una lente convergente de distancia focal 0,2 m. Determine
la posición, naturaleza y tamaño de la imagen mediante procedimientos gráficos
y numéricos.
FISICA. 2018. RESERVA 2. EJERCICIO 3. OPCIÓN
A
32)a) Señale las diferencias entre lentes convergentes y divergentes, así
como al menos un uso de cada una de ellas. b) Desde el aire se observa un
objeto luminoso que está situado a 1 m debajo del agua. (i) Si desde dicho
objeto sale un rayo de luz que llega a la superficie formando un ángulo de 15º
con la normal, ¿cuál es el ángulo de refracción en el aire?; (ii) calcule la
profundidad aparente a la que se encuentra el objeto Naire= 1;
n agua =1'33
FISICA. 2018. SEPTIEMBRE. EJERCICIO 3. OPCIÓN
A
33) a) Construya, razonadamente, la imagen de
un objeto situado delante de una lente convergente a una distancia mayor que el
doble de la distancia focal. A partir de la imagen obtenida indique,
razonadamente, las características de la misma: real o virtual, si está derecha
o invertida y su tamaño.
b) A 4 m delante de una lente divergente se
sitúa un objeto de tamaño 1 m. Si la imagen se forma delante de la lente a una
distancia de 1 m, calcule: (i) la distancia focal justificando el signo
obtenido. (ii) Tamaño de la imagen indicando si está derecha o invertida con
respecto al objeto.
FISICA. 2019. JUNIO. EJERCICIO 3. OPCIÓN A
34) Construya, razonadamente, la imagen de un
objeto situado entre el foco y el centro de una lente convergente. A partir de
la imagen obtenida indique, razonadamente, las características de la misma:
real o virtual, si está derecha o invertida y su tamaño. b) A 2 m delante de
una lente divergente se sitúa un objeto de tamaño 0,5 m. Si la distancia focal
es de 1 m, calcule: i) La distancia de la imagen a la lente indicando si es
real o virtual. ii) Tamaño de la imagen indicando si está derecha o invertida.
FISICA. 2019. RESERVA 1. EJERCICIO 3. OPCIÓN
A
35) Construya, razonadamente, la imagen de un
objeto situado entre f y 2f delante de una lente divergente. A partir de la
imagen obtenida indique, razonadamente, las características de la misma: real o
virtual, si está derecha o invertida y su tamaño.
b) Situamos delante de una lente convergente
un objeto que genera una imagen que se forma a 1 m delante de la lente, siendo
la misma de tamaño 0,5 m. Si la distancia focal vale 2 m, calcule: i) La
distancia a la que se encuentra el objeto de la lente. ii) Tamaño del objeto
indicando si está derecho o invertido con respecto a la imagen.
FISICA. 2019. RESERVA 2. EJERCICIO 3. OPCIÓN
A
Un abrazo y cuidaos mucho.
😉
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