Dpto. de Física y Química. IES N. Salmerón A. Ondas 6.2 ( )


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1 CUESTIONES 1. (2004) a) Por qué la profundidad real de una piscina llena de agua es siempre mayor que la profundidad aparente? b) Explique qué es el ángulo límite y bajo qué condiciones puede observarse. 2. (2005) a) Señale los aspectos básicos de las teorías corpuscular y ondulatoria de la luz e indique algunas limitaciones de dichas teorías. b) Indique al menos tres regiones del espectro electromagnético y ordénelas en orden creciente de longitudes de onda. 3. (2005) Razone las respuestas a las siguientes cuestiones: a) En qué consiste la refracción de ondas? Enuncie sus leyes. b) Qué características de la onda varían al pasar de un medio a otro? 4. (2005) Un rayo de luz pasa de un medio a otro, en 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. (2006) a) Comente la siguiente afirmación: las ondas estacionarias no son ondas propiamente dichas y razone si una onda estacionaria transporta energía. b) Al arrojar una piedra a un estanque con agua y al pulsar la cuerda de una guitarra se producen fenómenos ondulatorios. Razone qué tipo de onda se ha producido en cada caso y comente las diferencias entre ambas. 6. (2006) a) a) Explique qué son una onda transversal y una onda longitudinal. Qué quiere decir que una onda está polarizada linealmente? b) Por qué se dice que en un fenómeno ondulatorio se da una doble periodicidad? Qué magnitudes físicas la caracterizan? 7. (2006) a) Explique los fenómenos de reflexión y refracción de la luz con ayuda de un esquema. b) Un haz de luz pasa del aire al agua. Razone cómo cambian su frecuencia, longitud de onda y velocidad de propagación. 8. (2007) 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? 9. (2007) a) Enuncie las leyes de la reflexión y de la refracción de la luz, explicando las diferencias entre ambos fenómenos. b) Un rayo de luz pasa de un medio a otro más denso. Indique cómo varían las siguientes magnitudes: amplitud, frecuencia, longitud de onda y velocidad de propagación. 10. (2008) a) Explique los fenómenos de reflexión y refracción de una onda en la superficie que separa dos medios. b) Razone qué magnitudes de una onda cambian cuando pasa de un medio a otro. 11. (2008) a) Describa los fenómenos de reflexión y de refracción de la luz. b) Explique las condiciones que deben cumplirse entre dos medios para que el rayo incidente no se refracte. 1

2 12. (2009) a) Enuncie las leyes de la reflexión y de la refracción de la luz. Explique qué es el ángulo límite y explique para qué condiciones puede definirse. b) Tienen igual frecuencia, longitud de onda y velocidad de propagación el rayo incidente y el rayo refractado? Razone su respuesta. 13. (2009) a) Qué mide el índice de refracción de un medio? Cómo cambian la frecuencia y la longitud de onda de un rayo láser al pasar del aire a una lámina de vidrio? b) Explique la dispersión de la luz por un prisma. 14. (2010) a) Explique los fenómenos de reflexión y refracción de la luz. b) Tienen igual frecuencia, longitud de onda y velocidad de propagación la luz incidente, reflejada y refractada? Razone sus respuestas. 15. (2010) a) Explique el fenómeno de dispersión de la luz. b) Qué es el índice de refracción de un medio? Razone cómo cambian la frecuencia y la longitud de onda de una luz láser al pasar del aire al interior de una lámina de vidrio. 16. (2010) a) Explique qué es el ángulo límite y qué condiciones deben cumplirse para que pueda observarse. b) Razone por qué la profundidad real de una piscina llena de agua es mayor que la profundidad aparente. 17. (2010) a) Explique qué son ondas longitudinales y transversales. b) Qué diferencias señalarías entre las características de las ondas luminosas y sonoras? 18. (2011) 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. 19. (2011) a) Explique los fenómenos de reflexión y refracción de una onda en la superficie de separación entre dos medios. b) Son iguales la frecuencia, velocidad de propagación y longitud de onda de la luz incidente que las de la luz reflejada y transmitida? Razone la respuesta. 20. (2012) a) Defina el concepto de onda e indique las características de las ondas longitudinales y transversales. Ponga un ejemplo de cada tipo. b) Qué es una onda polarizada? Comente la siguiente frase: las ondas sonoras no se pueden polarizar 21. (2012) a) Explique en qué consiste el fenómeno de reflexión total e indique en qué condiciones se puede producir. b) Razone con la ayuda de un esquema por qué al sumergir una varilla recta en agua su imagen parece quebrada. 22. (2012) a) Explique los fenómenos de reflexión y refracción de una onda en la superficie de separación de dos medios. b) Razone si es verdadera o falsa la siguiente afirmación: las ondas reflejada y refractada tienen igual frecuencia, igual longitud de onda y diferente amplitud que la onda incidente. 23. (2012) a) Modelos corpuscular y ondulatorio de la luz; caracterización y evidencia experimental. b) Ordene de mayor a menor frecuencia las siguientes regiones del espectro electromagnético: infrarrojo, rayos X, ultravioleta y luz visible y razone si pueden tener la misma longitud de onda dos colores del espectro visible: rojo y azul, por ejemplo. 2

3 24. (2013) a) Explique los fenómenos de reflexión y refracción de la luz, y escriba sus leyes. b) Explique si tienen la misma frecuencia y la misma longitud de onda tres haces de luz monocromática de colores azul, verde y rojo. Se propagan en el vacío con la misma velocidad? Qué característica de esos haces cambia cuando se propagan en vidrio? Razone las respuestas. 25. (2013) a) Qué es el índice de refracción de un medio? Razone cómo cambian la frecuencia, la longitud de onda y la velocidad de un haz de luz láser al pasar del aire al interior de una lámina de vidrio. b) Explique en qué consiste la dispersión de la luz en un prisma. PROBLEMAS 1. (2004) 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 = m s -1 ] 2. (2005) 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 30. b) En qué medio es mayor el índice de refracción? Justifique la respuesta. 3. (2005) a) Cuál es la longitud de onda de una estación de radio que emite con una frecuencia de 100 MHz? b) Si las ondas emitidas se propagaran por el agua, razone si tendrían la misma frecuencia y la misma longitud de onda. En el caso de que varíe alguna de estas magnitudes, determine su valor. [c = m s -1 ; n agua /n aire = 1,3] 4. (2005) Un haz de luz que viaja por el aire incide sobre un bloque de vidrio. Los haces reflejado y refractado forman ángulos de 30 y 20, 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 = m s -1 ] 5. (2006) Un rayo de luz monocromática incide en una de las caras de una lámina de vidrio, de caras planas y paralelas, con un ángulo de incidencia de 30. La lámina está situada en el aire, su espesor es de 5 cm y su índice de refracción 1,5. a) Dibuje el camino seguido por el rayo y calcule el ángulo que forma el rayo que emerge de la lámina con la normal. b) Calcule la longitud recorrida por el rayo en el interior de la lámina. 6. (2006) Un rayo luminoso que se propaga en el aire incide sobre el agua de un estanque formando un ángulo de 20 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] 3

4 7. (2006) El ángulo límite vidrio-agua es de 60. Un rayo de luz, que se propaga por el vidrio, incide sobre la superficie de separación con un ángulo de 45 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 a = 1,33] 8. (2007) Un foco luminoso puntual está situado bajo la superficie de un estanque de agua. a) Un rayo de luz pasa del agua al aire con un ángulo de incidencia de 30. Dibuje en un esquema los rayos incidente y refractado y calcule el ángulo de refracción. b) Explique qué es el ángulo límite y determine su valor para este caso. [n aire = 1 ; n agua = 1,33] 9. (2007) 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 = m s -1 ; n aire = 1; n plástico = 1,55] 10. (2007) Un haz de luz de Hz viaja por el interior de un diamante. 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 = m s -1 ; n (diamante) = 2,42] 11. (2008) Un teléfono móvil opera con ondas electromagnéticas de frecuencia f = Hz. a) Determine la longitud de onda y el número de onda en el aire. b) Si la onda entra en un medio en el que su velocidad de propagación se reduce a 3c/4, razone qué valores tienen la frecuencia y la longitud de onda en ese medio y el índice de refracción del medio. [c = m s -1 ; n aire =1] 12. (2008) Un haz de luz láser cuya longitud de onda en el aire es m incide en un bloque de vidrio. a) Describa con ayuda de un esquema los fenómenos ópticos que se producen. b) Si el ángulo de incidencia es de 40 y el de refracción 25, calcule el índice de refracción del vidrio y la longitud de onda de la luz láser en el interior del bloque. [n aire =1] 13. (2008) 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 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 = m s -1 ] 14. (2009) Un haz de luz roja penetra en una lámina de vidrio de 30 cm de espesor con un ángulo de incidencia de 30. 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 que forma el rayo que sale de la lámina con la normal) y el tiempo que tarda la luz en atravesar la lámina de vidrio. [c = m s -1 ; nvidrio = 1, 3; n aire =1] 15. (2009) Un rayo láser de m emerge desde el interior de un bloque de vidrio hacia el aire. El ángulo de incidencia es de 25 y el de refracción de 40. a) Calcule el índice de refracción del vidrio y la longitud de onda 4

5 del rayo láser en el aire. b) Explique para qué valores del ángulo de incidencia el rayo no sale del vidrio. [n aire =1] 16. (2009) Una antena emite una onda de radio de Hz. a) Explique las diferencias entre esa onda y una onda sonora de la misma longitud de onda y determine la frecuencia de esta última. b) La onda de radio penetra en un medio y su velocidad se reduce a 0,75c. Determine su frecuencia y su longitud de onda en ese medio. [c= ms -1 ; v sonido =340 ms -1 ] 17. (2010) Una antena emite una onda de radio de Hz. a) Explique las diferencias entre esa onda y una onda sonora de la misma longitud de onda y determine la frecuencia de esta última. b) La onda de radio penetra en un medio material y su velocidad se reduce a 0,75 c. Determine su frecuencia y su longitud de onda en ese medio. [c = m s -1 ; v (sonido en el aire) = 340 m s -1 ] 18. (2010) Un haz láser que se propaga por un bloque de vidrio tiene una longitud de onda de 550 nm. El haz emerge hacia el aire con un ángulo de incidencia de 25 y un ángulo de refracción de 40. a) Calcule el índice de refracción del vidrio y la longitud de onda de la luz láser en el aire. b) Razone para qué valores del ángulo de incidencia el haz láser no sale del vidrio. [c = m s -1 ; n aire = 1] 19. (2010) Un teléfono móvil opera con ondas electromagnéticas cuya frecuencia es 1, Hz. a) Determine la longitud de onda. b) Esas ondas entran en un medio en el que la velocidad de propagación se reduce a 5c/6. Determine el índice de refracción del medio y la frecuencia y la longitud de onda en dicho medio. [c = m/s; n aire = 1; v sonido = 340 m s -1 ] 20. (2011) a) Un rayo de luz monocromática emerge al aire, desde el interior de un bloque de vidrio, en una dirección que forma un ángulo de 30 con la normal a la superficie. Dibuje en un esquema los rayos incidente y refractado y calcule el ángulo de incidencia y la velocidad de propagación de la luz en el vidrio. b) Existen ángulos de incidencia para los que no sale luz del vidrio? Explique este fenómeno y calcule el ángulo límite. [c= m s -1 ; n aire = 1 ; n vidrio = 1,5] 21. (2011) Un rayo de luz de frecuencia Hz penetra en una lámina de vidrio de caras paralelas con un ángulo de incidencia de 30. 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= m s -1 ; n vidrio = 1,5] 22. (2011) Una onda electromagnética tiene en el vacío una longitud de onda de m. a) Explique qué es una onda electromagnética y determine la frecuencia y el número de onda de la onda indicada. b) Al entrar la onda en un medio material su velocidad se reduce a 3c/4. Determine el índice de refracción del medio y la frecuencia y la longitud de onda en ese medio. [c = m s -1 ] 23. (2012) Un radar emite una onda de radio de Hz. a) Explique las diferencias entre esa onda y una onda sonora de la misma longitud de onda y determine la frecuencia de esta última. b) La onda emitida por el radar 5

6 tarda s en volver al detector después de reflejarse en un obstáculo. Calcule la distancia entre el obstáculo y el radar. [c = m s -1 ; vsonido = 340 m s -1 ] 24. (2012) Un rayo de luz incide desde el aire en una lámina de vidrio con un ángulo de 30. Las longitudes de onda en el aire de las componentes azul y roja de la luz son, respectivamente, λ(azul) = 486 nm y λ(roja) = 656 nm. 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 = m s -1 ; n vidrio (azul) = 1,7 ; n vidrio (rojo) = 1,6] 25. (2012) Un haz de luz que se propaga por el interior de un bloque de vidrio incide sobre la superficie del mismo de modo que una parte del haz se refleja y la otra se refracta al aire, siendo el ángulo de reflexión 30 y el de refracción 40. a) Calcule razonadamente el ángulo de incidencia del haz, el índice de refracción del vidrio y la velocidad de propagación de la luz en el vidrio. b) Explique el concepto de ángulo límite y determine su valor para el caso descrito. [c = ms -1 ] 26. (2012) La ecuación de una onda en la superficie de un lago es: y (x, t) = cos (0,5 t - 0,1 x) (S. I.) a) Explique qué tipo de onda es y cuáles son sus características y determine su velocidad de propagación. b) Analice qué tipo de movimiento realizan las moléculas de agua de la superficie del lago y determine su velocidad máxima. 27. (2013) 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. a) Dibuje la trayectoria de los rayos en el aire y tras penetrar en el prisma y calcule el ángulo que forman entre sí los rayos en el interior del prisma si los índices de refracción son n rojo = 1,612 para el rojo y n azul = 1,671 para el azul, respectivamente. b) Si la frecuencia de la luz roja es de 4, Hz calcule su longitud de onda dentro del prisma. [c = m s -1 ; n aire = 1] 28. (2013) Un haz de luz láser que se propaga por un bloque de vidrio tiene una longitud de onda de 450 nm. En el punto de emergencia al aire del haz, el ángulo de incidencia es de 25 y el ángulo de refracción de 40. a) Dibuje la trayectoria de los rayos y calcule el índice de refracción del vidrio y la longitud de onda de la luz láser en el aire. b) Razone para qué valores del ángulo de incidencia el haz de luz no sale del vidrio. [c = m s -1 ; n aire = 1] 29. (2013) Un haz de luz monocromática tiene una longitud de onda de 700 nm en el aire y 524 nm en el interior del humor acuoso del ojo humano. a) Explique por qué cambia la longitud de onda de la luz en el interior del ojo humano y calcule el índice de refracción del humor acuoso. b) Calcule la frecuencia de esa radiación monocromática y su velocidad de propagación en el ojo humano. [c = m s -1 ; n aire = 1] 6

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