7/24/2019 Gua de Ejercicios N 3 - Reflexin y Refraccin
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Universidad Catlica del Norteo
Departamento de Fsica
Gua de Ejercicios N 3 REFLEXION Y REFRACCION Prof Alberto Jamett
J
1.
Un rayo luminoso incide sobre la cara vertical izquierda de un
cubo de vidrio de ndice
1.5, como el representado en la figura. El plano de incidencia
coincide con el de la figura,
y el cubo est rodeado de agua. Bajo qu ngulo mximo ha de incidir
el rayo sobre la
superficie vertical izquierda del cubo para que se produzca una
reflexin interna total en
la cara superior? Rp : 32.
Fig. Prob 1. Fig. Prob 2 .
2.
la luz incide normalmente sobre la cara menor de un prisma cuyos
ngulos son 30-60-
90, como el de la figura. Se coloca una gota de lquido sobre la
hipotenusa del prisma. Si
el ndice del prisma es 1.5, calclese el ndice mximo que puede
tener el lquido si la luz
ha de reflejarse totalmente, en la superficie de separacin entre
el prisma y el lquido .Rp : 1,3
3. Un corcho flota en la superficie tranquila de un estanque de
5.3 pies de profundidad.
Dnde se encuentra la sombra del corcho sobre el fondo del
estanque exactamente en el
momento en el que el Sol se pone? Rp : A 6 pies de la vertical
que pasa por el corcho.
4. Una persona est parada en un extremo de una larga pista de
aterrizaje en un aeropuerto.
Debido al clima, un gradiente de temperatura vertical en el aire
da por resultado que el
ndice de refraccin del aire sobre la pista vare con la altura y
de acuerdo con la
relacin n = no( 1 + ay ) , siendo noel ndice de refraccin en la
superficie de la pista y
a = 1,5 10-6
m-1
. Los ojos de la persona estn a una altura de 1,7 m sobre la
pista. Msall de qu distancia horizontal, medida desde donde est la
persona, esta no puede ver la
pista?. Rp : 752,8 m.
5. Un pez est a una profundidad h bajo el agua, (n = 4/3).
Calcular su profundidad
aparente z, cuando es observado desde el aire con un ngulo de
incidencia i.
Rp :
i
id
z
2cos97
cos3
.
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6. Un prisma de material desconocido est rodeado de aire. Un haz
de luz incide en el punto
A y llega al punto B con un ngulo crtico de 42 . Calcular el
ngulo de incidencia .
Rp : 27,4
7.
Un material tiene la forma de un cilindro de radio R = 2 cm y su
mitad derecha est
cubierta de una superficie plateada. Un rayo de luz que se
propaga en el aire incide en el
lado izquierdo del cilindro, como muestra la figura. Si el rayo
incidente y el rayo
emergente del cilindro son paralelos y estn separados una
distancia d = 2 cm, calcular el
ndice de refraccin n del material. Rp : 1,93
8. Una fibra ptica consta de un ncleo de material transparente
de ndice de refraccin n1rodeado por una capa de un revestimiento de
ndice de refraccin n2, (n1> n2). Un rayo
de luz penetra en la fibra con un ngulo de incidencia , respecto
al eje de la fibra.
Calcular el mximo valor del ngulo para que el rayo pueda
propagarse en la fibra.
Rp : 22
2
1 nnarcsen
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9.- Por una fibra ptica pueden viajar rayos distintos siguiendo
diferentes caminos
resultando as tiempos de viaje diferentes para recorrer una
misma distancia. Considerar
que un rayo viaja una distancia L a lo largo del eje de la fibra
y que otro rayo viaja ,
reflejndose con el ngulo crtico, de modo que viajan al mismo
destino. Calcular la
diferencia t en los tiempos de llegada. Sea n1el ndice de
refraccin del ncleo de la
fibra y n2el ndice del revestimiento.. Suponer que ambos rayos
parten simultneamente.
Rp : 21
2
1nn
nc
nLt
10. Un objeto de 3 cm de altura est a la distancia de 12 cm de
un espejo cncavo, cuyo
radio de curvatura es 6 cm. Calcular (a) la distancia focal. (b)
la distancia imagen. (c) la
altura de la imagen. Use adems el mtodo grfico. Rp : (a) 3 cm
(b) 4 cm (c)1 cm
11. Un objeto de 2 cm de altura est situado a 10 cm de un espejo
convexo de 10 cm de
radio. Determinar (a) la distancia imagen.(b) el aumento. Use
tambin el mtodo grfico.
Rp : (a) - 3,33 cm (b) 0,33 .
12. Un pez se encuentra dentro de una pecera esfrica, de 15 cm
de radio, llena de agua
( n = 4/3 ) que est sobre una mesa. Un gato est sentado con su
nariz a 10 cm de la pecera.
Si se desprecia el efecto de la pared de vidrio. A qu distancia
se forma la imagen, por
refraccin, de la nariz del gato?. En qu lado de la pecera est?
Es derecha o invertida?
Cul es su aumento?. Rp : - 17,1 cm ; 1,29 .
13. Se desea construir una lente plano-convexa con una distancia
focal de 30 cm y se usa
vidrio con ndice de refraccin 1,6, calcular el radio de
curvatura de la superficie convexa.
Rp : 18 cm .
14. Un objeto circular de 7 cm de dimetro se coloca a 60 cm de
una lente convergente cuya
distancia focal es de 40 cm. (a) Determinar la ubicacin, el
tamao y la naturaleza de la
imagen. (b) Repita los clculos si el objeto se pone a 10 cm de
la lente. Hacer los diagramas.
Rp : (a) 120 cm ; - 14 cm , real e invertida. (b)13,3 cm ; 9,3
cm , virtual y derecha.
15. Un proyector de transparencias usa una lente convergente
para producir en una pantalla
una imagen real e invertida de una transparencia. Si se obtiene
una imagen de 90cm x 90 cm
de una transparencia de 5 cm x 5 cm en una pantalla que est a
4,5 m del proyector, calcular
la distancia focal de la lente. Rp : 23,68 cm
16. Un objeto de 2 cm se coloca a 10 cm frente a un espejo. Qu
tipo de espejo y que radiode curvatura son necesarios para obtener
una imagen de pie que mida 4 cm de alto?
Rp : 40 cm.
17. (a) Un objeto est a 30 cm de un espejo esfrico convexo de
radio 40 cm. Calcular la
distancia imagen y el aumento. (b) Repita el ejercicio para una
distancia objeto de 60 cm.
Qu puede decir del tipo de imagen que se obtiene encada caso?.
Rp : (a)12 cm; 0,40
(b)15 cm ; 0,25.
18. Un pequeo pez nada a 2 cm/s hacia la pared plana vertical de
un acuario. Cul es la
velocidad aparente del pez para alguien que lo observa en
direccin normal desde fuera del
acuario?. No considerar la delgada pared de vidrio. Rp : 1,5
cm/s
