Guía Ondas III: la luz 2016

Programa
Estándar Anual
Guía práctica
Ondas III: la luz
Física
Nº__
1.
2.
Ciencias Básicas
Ejercicios PSU
Respecto de la luz, es correcto afirmar que
I)
II)
III)
es de naturaleza electromagnética.
es una onda transversal.
no se propaga en medios materiales.
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo III
D)
E)
Solo I y II
I, II y III
Si un haz de luz monocromática se transmite del diamante al agua, se afirma que
I)
II)
III)
mantiene constante su frecuencia.
disminuye su longitud de onda.
aumenta su rapidez de propagación.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
GUICES003CB32-A16V1
3.
solo I.
solo II.
solo III.
D)
E)
solo I y II.
solo I y III.
Un haz de luz monocromática viaja por el vacío, luego ingresa al aire y finalmente al agua.
Respecto a las velocidades de propagación de la luz por los medios mencionados, es correcto
afirmar que
A)
B)
C)
D)
E)
Vaire
Vaire
Vagua
Vvacío
Vvacío
=
>
>
>
>
Vagua
Vagua
Vaire
Vagua
Vaire
=
=
=
>
>
Vvacío
Vvacío
Vvacío
Vaire
Vagua
Cpech
1
Ciencias Básicas Física
4.
De los colores: naranjo, rojo, verde, violeta y azul, ¿cuál de ellos tiene asociada una mayor
longitud de onda?
A)
B)
C)
5.
6.
7.
8.
D)
E)
Violeta
Azul
Tres rayos de luz, roja, verde y violeta, se propagan por el interior de un mismo trozo de vidrio
homogéneo y transparente. Respecto de lo anterior, es correcto afirmar que
I)
II)
III)
los tres rayos de luz se propagan con la misma rapidez.
los tres rayos de luz poseen igual frecuencia.
el rayo de luz de color rojo se propaga con mayor rapidez que el de color violeta.
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo III
D)
E)
Solo I y II
Solo II y III
¿Cuál(es) de las siguientes proposiciones es (son) característica(s) de la luz blanca?
I)
II)
III)
Experimenta transmisión.
Experimenta dispersión.
Está compuesta por una mezcla de ondas de distinta frecuencia.
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo III
D)
E)
Solo I y II
I, II y III
¿Cuál(es) de las siguientes fuentes de luz es (son) secundaria(s)?
I)
II)
III)
Una linterna encendida.
La Luna llena.
Un espejo reflejando la luz del Sol.
A)
B)
C)
Solo I
Solo II
Solo III
D)
E)
Solo I y II
Solo II y III
Un niño apunta un rayo de luz roja (monocromática) hacia un prisma para observar el fenómeno
de dispersión cromática. Es correcto afirmar que el (los) color(es) que el niño observará al emerger
la luz del prisma será(n)
A)
B)
C)
D)
E)
2
Naranjo
Rojo
Verde
Cpech
solo el blanco.
solo el rojo.
todos los del arcoíris, excepto el rojo.
todos los del arcoíris.
solo el naranjo.
GUÍA PRÁCTICA
9.
¿Cuál de los siguientes comportamientos experimentados por la luz permite comprobar, por sí
solo, que la luz blanca está formada por todos los colores del espectro visible?
A)
B)
C)
D)
E)
10.
Propagación de la luz en el vacío.
Dispersión de la luz en una gota de agua.
Transmisión de la luz del aire al agua.
Comportamiento dual de la luz.
Disminución de la velocidad de la luz en los medios más densos.
Un rayo de luz monocromática viaja por un medio 1 con una rapidez v 1 = W m
s , y
frecuencia f1 = P [Hz]. Al encontrarse con un medio 2, de distinta densidad que el 1, ingresa en él
disminuyendo su rapidez de propagación a un tercio de v1. Considerando esta información, ¿cuál
de las siguientes alternativas muestra correctamente la diferencia
1
2
, entre las longitudes de
onda de la luz en los medios 1 y 2?
A)
B)
11.
W
P
v1
[m]
C)
W
[m]
3P
D)
2W
[m]
3P
E)
W
[m]
P
En un experimento con luz un alumno observa que desde un prisma transparente emerge un
único haz de luz de color verde. Respecto de esta situación, es correcto afirmar que
A)
B)
C)
D)
E)
12.
W v1
[m]
3P
la luz incidente en el prisma es monocromática.
el prisma transformó la luz incidente en un haz de luz incoherente.
la luz incidente es de color blanco y en el prisma solo se transmitió el color verde.
solo la luz de color verde se descompuso en el prisma.
el prisma transformó la luz incidente en un haz de luz coherente.
Si la luz se puede propagar en el vacío, ¿cuál(es) de los siguientes modelos permite(n) explicar
este comportamiento?
I)
II)
III)
Corpuscular
Ondulatorio
Dual
A)
B)
C)
D)
E)
Solo I
Solo II
Solo III
Solo I y III
Solo II y III
Cpech
3
Ciencias Básicas Física
13.
La luz puede atravesar los materiales
I)
II)
III)
transparentes.
translúcidos.
opacos.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)
14.
Respecto de la luz visible por el ser humano, es INCORRECTO afirmar que
A)
B)
C)
D)
E)
15.
solo I.
solo II.
solo III.
solo I y II.
I, II y III.
nos permite ver los objetos que se encuentran a nuestro alrededor.
es un tipo de energía que proviene de las fuentes de luz.
puede atravesar los cuerpos translúcidos.
aumenta su rapidez de propagación al pasar del aire al vidrio.
su máxima rapidez la alcanza en el vacío.
En las ondas electromagnéticas (como la luz visible) la energía transportada por la onda se
asocia principalmente a
I)
II)
III)
su amplitud.
su frecuencia.
su rapidez de propagación.
Es (son) correcta(s)
A)
B)
C)
D)
E)
16.
4
solo I.
solo II.
solo I y II.
solo II y III.
I, II y III.
¿Cuál(es) de los siguientes cuerpos es (son) fuente(s) natural(es) de luz?
I)
II)
III)
Una luciérnaga
La Luna
El Sol
A)
B)
C)
D)
E)
Solo I
Solo II
Solo III
Solo I y III
I, II y III
Cpech
GUÍA PRÁCTICA
17.
La teoría ondulatoria de la luz fue propuesta por
A)
B)
C)
D)
E)
18.
Respecto a las ondas de radio, rayos X y rayos gamma, al propagarse en el vacío es correcto
afirmar que todas
A)
B)
C)
D)
E)
19.
Huygens.
Newton.
Huygens y Newton.
Einstein.
Einstein y Newton.
poseen igual frecuencia.
poseen igual periodo.
poseen igual longitud de onda.
transportan la misma cantidad de energía.
viajan con la misma rapidez de propagación.
La siguiente imagen corresponde a un cuadro de época que muestra al científico inglés Isaac
Newton (1642-1727) estudiando el fenómeno de la dispersión de la luz blanca, en el famoso
experimento en el que utilizó un prisma de cristal y un rayo de luz que entraba por un orificio
hecho en una de las tapas de madera que cubrían una ventana.
Considerando la imagen anterior, es correcto afirmar que lo que se muestra en ella corresponde a
A)
B)
C)
D)
E)
la teoría que explica el fenómeno de la dispersión de la luz blanca.
una hipótesis que permite explicar el fenómeno de la dispersión de la luz blanca.
un modelo que permite comprender el fenómeno de la dispersión de la luz blanca.
la conclusión a la que llegó Newton luego del estudio del fenómeno que observaba.
la ley que le permitió a Newton explicar el fenómeno de la dispersión cromática.
Cpech
5
Ciencias Básicas Física
20.
Respecto a la luz visible, es correcto afirmar que
A)
B)
C)
D)
E)
21.
Un haz de luz monocromática se transmite desde un medio M a un medio N. Si el medio N es más
denso que el medio M, es correcto afirmar que, al transmitirse, la luz
A)
B)
C)
D)
E)
22.
mantiene su rapidez de propagación.
disminuye su rapidez de propagación.
disminuye su periodo.
disminuye su frecuencia.
aumenta su longitud de onda.
La luz blanca está compuesta por una mezcla de ondas de distinta frecuencia, que corresponden
a los colores del espectro visible de la luz. El orden correcto de los siguientes colores, de menor
a mayor frecuencia, es
A)
B)
C)
D)
E)
6
transporta mayor energía que los rayos X.
su mayor longitud de onda corresponde al color rojo.
posee una frecuencia mayor que la radiación ultravioleta.
su menor frecuencia corresponde al color violeta.
viaja más rápido en el agua que en el aire.
Cpech
rojo, amarillo, azul, violeta.
rojo, azul, amarillo, violeta.
violeta, azul, amarillo, rojo.
azul, amarillo, violeta, rojo.
amarillo, violeta, azul, rojo.
GUÍA PRÁCTICA
23.
Un rayo de luz se transmite desde un medio 1 hacia un medio 2, tal como lo muestra la figura
adjunta.
Medio 1
v1
Medio 2
v2
Siendo 1 y 2 las longitudes de onda, v1 y v2 las rapideces de propagación en los medios 1
y 2, respectivamente, y sabiendo que 1 = 3 2, ¿cuál de las siguientes alternativas muestra
correctamente la relación entre las rapideces de propagación de la onda en los medios 1 y 2?
24.
v2
A)
v1 =
B)
v1 =
C)
v1 = v2
D)
v1 = 2v2
E)
v1 = 3v2
6
v2
3
Considerando que un rayo láser es un rayo de luz coherente, es correcto afirmar que
I)
II)
III)
no experimenta descomposición al atravesar un prisma transparente.
en el vacío viaja con una velocidad menor que aquella con la que viaja un rayo de luz
incoherente.
es un rayo de luz policromática.
A)
B)
C)
D)
E)
Solo I
Solo II
Solo III
Solo II y III
I, II y III
Cpech
7
Ciencias Básicas Física
25.
8
Respecto al espectro electromagnético, es correcto afirmar que
I)
II)
III)
las ondas de radio poseen mayor frecuencia que la luz visible.
los rayos gamma son las ondas más energéticas.
los rayos X poseen menor longitud de onda que los rayos ultravioleta.
A)
B)
C)
D)
E)
Solo I
Solo II
Solo III
Solo II y III
I, II y III
Cpech
GUÍA PRÁCTICA
Tabla de corrección
Ítem
Alternativa
Habilidad
1
Reconocimiento
2
Reconocimiento
3
Comprensión
4
Reconocimiento
5
Comprensión
6
Reconocimiento
7
Reconocimiento
8
ASE
9
Comprensión
10
Aplicación
11
Comprensión
12
Reconocimiento
13
Reconocimiento
14
Reconocimiento
15
Reconocimiento
16
Reconocimiento
17
Reconocimiento
18
Reconocimiento
19
Comprensión
20
Comprensión
21
Comprensión
22
Aplicación
23
Comprensión
24
Comprensión
25
Comprensión
Cpech
9
Ciencias Básicas Física
Resumen de contenidos
La luz es un tipo de energía que nos permite ver los objetos que nos rodean.
Las fuentes de luz se pueden clasificar como:
•
•
Naturales o artificiales
Primarias o secundarias
Los materiales, respecto de su comportamiento con la luz, se pueden clasificar como:
•
•
•
Transparentes
Translúcidos
Opacos
La luz posee una naturaleza “dual”, es decir, se comporta como onda y como partícula.
La luz, como una onda, es del tipo electromagnética y transversal.
Espectro electromagnético
Longitud de Onda
(metros)
Ondas Radio Microondas Infrarrojo Visible
103
10–2
10–5
108
1012
10–6
Ultravioleta
Rayos X
10–8
Rayos Gamma
10–10
10–12
Frecuencia
(Hz)
104
1015
1016
1018
Azul
Violeta
Espectro visible de la luz
Rojo
10
Cpech
Naranjo
Amarillo
Verde
1020
A menor
longitud de
onda, mayor es
la frecuencia
de la radiación.
GUÍA PRÁCTICA
Transmisión de ondas de luz
Las ondas de luz, como todas las ondas, tienen la capacidad de propagarse por aquellos medios que
les permitan el paso, pudiendo viajar entre medios diferentes. Es decir, experimentan “transmisión”.
Es importante recordar que, al transmitirse entre dos medios, la onda cambia su velocidad de propagación
y su longitud de onda, pero mantiene constante su frecuencia.
En general, la luz viaja más lentamente en los medios más densos. Así, su rapidez en el vacío es mayor
que en los gases, en los gases es mayor que en los líquidos, y en los líquidos es mayor que en los
sólidos.
El siguiente cuadro muestra la rapidez de propagación aproximada de un rayo de luz viajando por
distintos medios.
Medio
Vacío
Aire
Agua
Diamante
Rapidez en km
s
300.000
300.000
226.000
124.000
En el vacío, todas las ondas electromagnéticas (incluida la luz visible) viajan con la misma rapidez. Esta
es la máxima rapidez que pueden alcanzar y se designa por “c”. Tal como se vio en el cuadro anterior,
el valor de c es (aproximadamente)
c = 3 . 108 m = 300.000 km .
s
s
Así, la velocidad de la luz en el vacío es independiente de la frecuencia de la onda.
Sin embargo, cuando la luz viaja por un medio material (medio dispersivo) las ondas de diferente
frecuencia se propagan con velocidades levemente diferentes. En el vidrio, por ejemplo, la luz roja (la
de menor frecuencia del espectro visible) viaja más rápido que la luz violeta (la de mayor frecuencia).
Cpech
11
Ciencias Básicas Física
•
Descomposición o dispersión de la luz
La luz blanca se
descompone al
pasar por un prisma.
Luz blanca
Prisma de cristal
Rojo
Naranja
Amarillo
Verde
Azul
Violeta
Menor frecuencia
Mayor frecuencia
Cuando un rayo de luz blanca pasa a través de un cuerpo transparente, como un prisma de cristal o
una gota de agua, se descompone y se separa en el espectro visible de la luz.
La luz blanca está constituida por la superposición de los colores del arcoíris; cada una de estas luces
de color corresponde a una onda de distinta frecuencia. La luz blanca es una luz incoherente
Luz láser
La luz láser es una luz coherente, es decir, está formada por ondas de la misma frecuencia, que viajan
en fase.
Registro de propiedad intelectual de Cpech.
Prohibida su reproducción total o parcial.
12
Cpech