3erTALLER DE FÍSICA III


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TERCER TALLER DE FÍSICA III
TEMAS:
Ecuaciones de Maxwell
Ondas electromagnéticas, generación del espectro electromagnético
La luz, su naturaleza y velocidad
Energía y cantidad de movimiento en las ondas electromagnéticas, vector de Poynting
Principio de HuygensPropiedades: reflexión, refracción, interferencia, difracción, experimento de Young y polarización
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EJERCICIOS:

1. Analice cada una de las Ecuaciones de maxwell dando una interpretación física en su forma integral.

2. Un satélite que se encuentra a 575 km sobre lasuperficie terrestre transmite ondas electromagnéticas sinusoidales con frecuencia de 92.4 MHz uniformemente en todas direcciones, con una potencia de 25.0 kW. a) ¿Cuál es la intensidad de estas ondas cuando alcanzan un receptor en la superficie terrestre directamente abajo del satélite? b) ¿Cuáles son las amplitudes de los campos eléctrico y magnético en el receptor? c) Si el receptor tiene un paneltotalmente absorbente que mide 15.0 cm por 40.0 cm, orientado con su plano perpendicular a la dirección en que viajan las ondas, ¿cuál es la fuerza media que ejercen estas ondas sobre el panel? ¿Esta fuerza es suficientemente grande para provocar efectos significativos?

3. Una onda electromagnética que se propaga a lo largo del eje x consta de la siguiente superposición de dos ondas polarizadasa lo largo de las direcciones y y z, respectivamente: E=Eosen(wt-wx/c)j + Eocos(wt-wx/c)k donde w=kc. Se dice que esta onda electromagnética esta polarizada circularmente. a) Demuéstrese que la magnitud del campo eléctrico es Eo en todo punto del espacio durante todo el tiempo. b) Considérese el punto x=y=z=0, ¿cuál es el ángulo entre E y el eje x en el instante t=0? ¿En t=π/2w? en ¿t= π/w? y en¿3π/2w? se debe elaborar un diagrama que muestre los ejes y y z y la dirección de E en esos instantes (describa el comportamiento de E como una función del tiempo).

4. En la figura se muestra un aparato usado para medir la velocidad de propagación en un gas. Este consiste en dos discos con hendiduras rotando separadamente con una separación d, las hendiduras de los discos están separadas por unángulo θ. Suponga que la velocidad de la luz es medida al enviar un rayo luminoso a través del aparato. a) mostrar que un rayo de luz puede ser visto en un detector (esto es, puede pasar a través de ambas hendiduras) solo si su velocidad está dada por c=wd/θ, donde w es la velocidad angular del disco y θ esta medido en radianes. b) cual es la medida de la velocidad de la luzsila distancia entre lasdos discos es de 2.50m, la ranura en el segundo disco esta desplazado 1/60 grados con respecto al primer disco, y los discos estan rotando a 5555rev/s. Ver figura

5. ¿Cuántas veces puede un rayo incidente ser reflejado por cada espejo paralelo? Ver figura.

6. Un espejismo es un fenómeno en el cual la superficie del suelo se calienta mucho por la acción de los rayos solares formándose cerca dela superficie una capa de aire caliente. Un observador mirará un objeto distante en su posición natural con una imagen invertida debajo, como si estuviera en una superficie reflectante horizontal. ¿Puede dar un fundamento matemático que respalde este fenómeno? Ver figura.

7. Un haz de luz que viaja dentro de un cubo de vidrio sólido con índice de refracción de 1.53 incide en la superficie delcubo desde su interior. a) Si el cubo está en el aire, ¿cuál es el ángulo mínimo con la normal dentro del vidrio con la que esta luz no entraría en el aire en esta superficie? b) ¿Cuál sería el ángulo mínimo en el inciso a) si el cubo se sumergiera en agua?

8. Una marea negra espesa de aceite de índice de refracción 1.25 flota en el agua. Cuando un haz de luz blanca incide verticalmente en...