PROBLEMAS OPTICA GEOMÉTRICA LEÓN 2009. Sobre una

PROBLEMAS OPTICA GEOMÉTRICA
1- LEÓN 2009. Sobre una lámina de vidrio de índice
de refracción n = 1,66 de caras plano-paralelas y
espesor e = 5 mm, incide un rayo de luz
monocromática con un ángulo de incidencia  =
45º. a) Deduzca el valor del ángulo ´ que forma
el rayo emergente con la normal a la lámina. b)
Calcule el valor de la distancia d entre las
direcciones de la recta soporte del rayo
incidente y el rayo emergente, indicada en la
figura.
2- LEÓN 2009. Un rayo incide en un prisma
triangular (n = 1,5) por el cateto de la izquierda
con un ángulo i =30º. a) Calcule el ángulo e
con el que emerge por el lado de la hipotenusa
(1,5 puntos). b) ¿Cuál es el ángulo de incidencia
i máximo para que el rayo sufra una reflexión
total en la hipotenusa?
3- LEÓN 2008. Determine la velocidad de la luz en el etanol teniendo en cuenta que su
índice de refracción absoluto es n = 1,36. b) Un haz de luz roja cuya longitud de onda
en el aire es de 695 nm penetra en dicho alcohol. Si el ángulo de incidencia es de 30º,
¿cuál es el ángulo de refracción?. ¿Cuál es la longitud de onda y la frecuencia del haz
de luz en el alcohol?
4- LEÓN 2007- ¿Qué se entiende por reflexión
especular y reflexión difusa? Se tienen dos
espejos A y B planos y perpendiculares entre sí.
Un rayo luminoso contenido en un plano
perpendicular a ambos espejos incide sobre uno
de ellos, por ejemplo el A, con el ángulo
mostrado en la figura. Calcule la relación entre
las direcciones de los rayos incidente en A y
reflejado en B.
5- LEÓN 2007- Sobre un prisma cúbico de índice de
refracción n situado en el aire incide un rayo
luminoso con un ángulo de 60º. El ángulo que
forma el rayo emergente con la normal es de
45º. Determine: a) El índice de refracción n del
prisma. b) El ángulo que forman entre sí la
dirección del rayo incidente en A con la dirección
del rayo emergente en B.
6- LEÓN 2007. Una superficie plana separa dos medios de índices de refracción n1 y n2. Si
un rayo incide desde el medio de índice n1, razone si las siguientes afirmaciones son
verdaderas o falsas: a) Si n1 > n2 el ángulo de refracción es menor que el ángulo de
incidencia .b) Si n1 < n2 a partir de un cierto ángulo de incidencia se produce el
fenómeno de reflexión total.
7- LEÓN 2007. Sobre una de las caras de un bloque rectangular de
vidrio de índice de refracción n2 = 1,5 incide un rayo de luz
formando un ángulo 1 con la normal al vidrio. Inicialmente, el
bloque se encuentra casi totalmente inmerso en agua, cuyo índice
de refracción es 1,33. a) Halle el valor del ángulo 1 para que en un
punto P de la cara normal a la de incidencia se produzca la
reflexión total .b) Si se elimina el agua que rodea al vidrio, halle el
nuevo valor del ángulo 1 en estas condiciones y explique el
resultado obtenido.
1
P
8- LEÓN 2005.
a. Un rayo luminoso incide sobre una superficie plana de separación aire-líquido.
Cuando el ángulo de incidencia es de 45º el de refracción vale 30º ¿Qué ángulo
de refracción se produciría si el haz incidiera con un ángulo de 60º?
b. Un rayo de luz incide sobre una superficie plana de un vidrio con índice de
refracción n = 1,5. Si el ángulo formado por el rayo reflejado y el refractado es
de 90º, calcule los ángulos de incidencia y de refracción.
9- LEÓN 2005. Un rayo de luz verde pasa de una placa de vidrio de índice de refracción n
= 1,5 al aire. La longitud de onda de la luz en la placa es 33310-9m. Calcule: a) La
longitud de onda de la luz verde en el aire. b) El ángulo crítico a partir del cual se
produce la reflexión total.
10- LEÓN 2005. Razone si al pasar a un medio de mayor índice de refracción el rayo se
acerca a la normal o se aleja de ella.
11- Sobre una lámina de vidrio de caras planas y
paralelas, de espesor 2 cm y de índice de
refracción n=3/2, situada en el aire, incide un
rayo de luz monocromática con un ángulo de
30°. a) Compruebe que el ángulo de emergencia
es el mismo que el ángulo de incidencia;
b)Determine la distancia recorrida por el rayo
dentro de la lámina y el desplazamiento lateral,
del rayo emergente.
12- Sobre la cara lateral de un prisma de vidrio de
índice de refracción 1,4 ángulo en el vértice de
50º y que se encuentra en el aire, incide un rayo
de luz con un ángulo de 20º. Determinar: a)
Ángulo de desviación sufrido por el rayo; b)
Ángulo de desviación mínima de este prisma.
13- Una lámina de vidrio de caras plano paralelas, situada en el aire, tiene un espesor de 8
cm y un índice de refracción de 1'6. Calcular para un rayo de luz monocromática que
incide en la cara superior de la lámina con ángulo de 45º: a) Los valores del ángulo de
refracción en el interior de la lámina y del ángulo de emergencia; b) El desplazamiento
lateral experimentado por el rayo; c) Dibujar la marcha geométrica del rayo
14- Sea el dispositivo óptico, esquematizado en la
figura, que está formado por dos prismas
idénticos de índice de refracción 1'65, con bases
biseladas a 45º y ligeramente separados. Se hace
incidir un rayo láser perpendicularmente a la
cara A del dispositivo. Discutir si es de esperar
que exista luz emergente por la cara B, en los
casos: a) El espacio separador entre los prismas
es aire de índice de refracción 1; b) El espacio
separador es agua de índice 1´33
15- Un pequeño cuerpo luminoso está en el fondo de un estanque lleno de agua (n = 4/3)
a 1 m de profundidad, y emite rayos luminosos en todas direcciones. En la superficie
del agua se forma un círculo luminoso por los rayos que se refractan al pasar al aire.
Fuera de este círculo los rayos se reflejan totalmente en la superficie del agua. Hallar el
radio del círculo.
16- Un prisma tiene un índice de refracción de n = 1,5 y su ángulo refringente es de 60º. Si
un rayo de luz incide formando un ángulo de 30º, ¿con qué ángulo emerge el rayo de
luz y cuánto vale la desviación que experimenta dicho rayo?. Sol: 47.1º
17- En la figura se tienen tres espejos a, b, c,
colocados formando ángulos de 120º entre si.
Sobre el primero incide verticalmente, y en su
punto medio, un rayo de luz. A) Dibuja la marcha
del rayo hasta que sale del sistema de los
espejos; b) calcula el ángulo que se ha desviado
el rayo desde que incide hasta que sale del
conjunto.
18- Cuando el ángulo de incidencia de un rayo sobre un material es de 30º, el ángulo que
forman los rayos reflejado y refractado es de 135º. Calcula el índice de refracción de
ese medio.
Sol: 1,93
19- Un rayo luminoso incide en un medio desde el aire con un ángulo  < 45º. Si se duplica
este ángulo, ¿qué relación existe entre el nuevo ángulo de refracción y el anterior?
20- Un rayo de luz atraviesa una lámina de vidrio de caras plano paralelas, con un ángulo
de incidencia de 45º e índice de refracción 1,3. El rayo emergente se ha desplazado
paralelamente al incidente una distancia de 0,18 cm. ¿Cuál es el grosor de la lámina?.
Sol: 0,72 cm
21- Se dispone de un prima de 30º e índice de refracción para la luz amarilla n = 1,3. Un
rayo de luz amarilla incide sobre una de sus caras formando un ángulo de 12º. ¿Qué
ángulo total se habrá desviado el rayo al atravesar el prisma?
22- En un prisma de 90º con índice de refracción n = 1,3, calcula el ángulo de incidencia
para que en la segunda cara del prisma se produzca reflexión total.
Sol: 56,18º
23- El ángulo de desviación mínima de un prisma óptico es de 30º. Si el ángulo del prisma
es de 50º y está situado en el aire, determina: a) el ángulo de incidencia para que se
produzca la desviación mínima del rayo; b) el índice de refracción del prisma.
Sol: 40º; 1,52