Ejercicios Resueltos de La Luz en Física

Pon a prueba lo que has aprendido en el tema La Luz en Física con esta lista de ejercicios con sus respectivas soluciones.

Velocidad de la Luz

Velocidad de la luz al cambiar de medio

dificultad

Un rayo de luz cuenta con una longitud de onda en el vacío de 640 nm. Determina su velocidad y su longitud de onda, tras penetrar en otro medio cuyo índice de refracción es de 1.45.

Significado índice refracción relativo

dificultad

Un medio tiene un índice de refracción respecto a otro de 0.8. ¿Qué puedes decir de la velocidad con que se propaga la luz en ambos medios, de su longitud de onda y de su frecuencia?

Cálculo del índice de refracción a partir de velocidad

dificultad

La velocidad de un rayo de luz cuya longitud de onda es 589.6 nm disminuye un 33% cuando penetra en cierto material. Determina el índice de refracción de dicho material.

Experimento de Fizeau

dificultad

Imagina que la rueda de dentada de Fizeau tenía 720 dientes y giraba a una velocidad de 12.66 vueltas cada segundo cuando conseguía ocultar completamente el rayo luminoso. Sabiendo que la distancia la rueda y el espejo reflector es de 8633 m, determina la rapidez de la luz. A partir de este valor, ¿a qué velocidad angular tendrá que aumentar el giro de la rueda para que la luz vuelva a ser visible?

Reflexión y Refracción de la Luz

Tiempo de rayo de luz atravesando medio

dificultad

¿Qué tiempo tarda la luz en recorrer un cubo de diamante de 1 m de lado sabiendo que su índice de refracción es de 2.41 y que el rayo entra perpendicularmente por el centro de una cara y sale por el centro de la cara opuesta?

Rayo de luz pasando de diamante a aire

dificultad

Un rayo de luz se encuentra en el interior de un diamante ( n=2.41 para la longitud de onda de la luz ). Sabiendo que la frecuencia del haz es de 4·1014 Hz determina:

  • La velocidad del haz en el diamante
  • El ángulo con el que emergería del diamante suponiendo que incide con uno de 12º sobre la normal

Refracción en lámina de caras planas y paralelas

dificultad

Un rayo de luz monocromática penetra en una lámina de caras planas y paralelas como las de la figura. Determina la posición y el ángulo de salida del rayo de la lámina, así como el desplazamiento del rayo de salida respecto al de entrada.

 

 

Reflexión total para rayos de luz en benceno

dificultad

En el fondo de un cubo de 4 m de profundidad lleno de benceno ( nb = 1.501 )  se sitúa una pequeña bombilla que emite luz en todas direcciones. Sobre su vertical, flotando en la superficie, situamos  por su centro un disco de diamétro D. Determina cual debe ser tal diametro D del disco, teniendo en cuenta que la bombilla no es visible para ningún observador en el exterior.

Ángulo de aceptación en fibra óptica

dificultad

Una fibra óptica está compuesta por dos materiales. Los rayos se propagan en el núcleo de la fibra, con un índice nn = 1.5. Por otro lado la recubierta de dicho material posee un índice de refracción nc = 1.4. Determina el cono de aceptación de la fibra, es decir, que ángulos deben tener los rayos incidentes en la fibra para quedar atrapados en su interior.