Guía de Ejercicios Nº 4 OPTICA GEOMETRICA

Universidad Católica del Norteo 

Departamento de Física    

Guía de Ejercicios  Nº 4       OPTICA GEOMETRICA         Prof Alberto Jamett J

1. Un rayo luminoso incide sobre la cara vertical izquierda de un cubo de vidrio de índice 1.5, como el representado en la figura. El plano de incidencia coincide con el de la figura, y el cubo está rodeado de agua. ¿Bajo qué ángulo máximo ha de incidir el rayo sobre la superficie vertical izquierda del cubo para que se produzca una reflexión interna total en la cara superior?       Rp :   32º.

[pic 1]                [pic 2]

                                  Fig. Prob 1.                                                  Fig. Prob 2 .

1. la luz incide normalmente sobre la cara menor de un prisma cuyos ángulos son 30º-60º-90º, como el de la figura. Se coloca una gota de líquido sobre la hipotenusa del prisma. Si el índice del prisma es 1.5, calcúlese el índice máximo que puede tener el líquido si la luz ha de reflejarse totalmente, en la superficie de separación entre el prisma y el líquido .  Rp :    1,3

1. Un corcho flota en la superficie tranquila de un estanque de 5.3 pies de profundidad. ¿Dónde 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.

1. Una persona está 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 índice de refracción del aire sobre la pista varíe con la altura “y” de acuerdo con la relación  n = no ( 1 + ay ) , siendo no el índice de refracción en la superficie de la pista y  a = 1,5 10-6 m-1 . Los ojos de la persona están a una altura de 1,7 m sobre la pista.¿ Más allá de qué distancia horizontal, medida desde donde está la persona, esta no puede ver la pista?. Rp : 752,8 m.

1. Un pez está a una profundidad “h” bajo el agua,  (n = 4/3). Calcular su profundidad aparente  “z”, cuando es observado desde el aire con un ángulo de incidencia  θi .

       Rp :   [pic 3]  .

6.   Un prisma de material desconocido está rodeado de aire. Un haz de luz incide en el punto A y llega al punto B con un ángulo crítico de 42º . Calcular el ángulo de incidencia  θ.

      Rp : 27,4º               [pic 4]             

1. Un material tiene la forma de un cilindro de radio R = 2 cm y su mitad derecha está 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 están separados una distancia d = 2 cm, calcular el índice de refracción n del material.   Rp :  1,93

                                               [pic 5]

1. Una fibra óptica consta de un núcleo de material transparente de índice de refracción  n1 rodeado por una capa de un revestimiento de índice de refracción  n2 , (n1 > n2 ). Un rayo de luz penetra en la fibra con un ángulo de incidencia θ , respecto al eje de la fibra. Calcular el máximo valor del ángulo θ para que el rayo pueda propagarse en la fibra.

Rp :[pic 6]             

                                     [pic 7]

9.- Por una fibra óptica pueden viajar rayos distintos siguiendo diferentes caminos  resultando así 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 , reflejándose con el ángulo crítico, de modo que viajan al mismo destino. Calcular la diferencia Δt en los tiempos de llegada. Sea n1 el índice de refracción del núcleo de la fibra y n2 el índice del revestimiento.. Suponer que ambos rayos parten simultáneamente.

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