Instrumental

PROBLEMAS DE ÓPTICA. FÍSICA 2 BACHILLERATO.
Profesor: Félix Muñoz Jiménez

Problema nº1
Calcula el índice de refracción relativo del vidrio al aceite. Hallar la velocidad de
propagación y la longitud de onda , en el aceite y en el vidrio de un rayo de color verde
de 5400 Å.
Datos: índice de refracción del vidrio 1,55; índice de refracción del aceite 1,45
Solución
n
1,55
Indice derefracción relativo : n v a = v =
= 1,07
n a 1,45
c 3 ⋅ 10 8 m/s
Aceite : v = =
= 206 896,5 km/s
n
1,45
λ
5 400 Å
λ= 0 =
= 3 724,14 Å
n
1,45
Vidrio : v =
λ=

c 3 ⋅ 10 8 m/s
=
= 193 548,4 km/s
n
1,55

λ 0 5 400 Å
=
= 3 483,4 Å
n
1,55

Problema nº2
Sabiendo que la velocidad de la luz en el agua es de 225000 km/s y de 124481 km/s en el
diamante:
a) Hallar los índices derefracción absolutos en el agua y en el diamante.
b) Hallar el índice de refracción relativo del agua respecto al diamante.
Solución
c
3 ⋅ 10 8 m/s
a) Agua : n = =
= 1,33
v 2,25 ⋅ 10 8 m/s
c
3 ⋅ 10 8 m/s
Diamante : n = =
= 2,42
v 1,24 ⋅ 10 8 m/s
v
1,33
b) n ( agua - diamante ) =
= 0,55 = d
2,42
va
Problema nº3
a) ¿Qué frecuencia tiene un rayo de luz que en el agua y en el vidriotiene una longitud
de onda de 3684 Å y 3161 Å, respectivamente? Hallar su velocidad de propagación en
ambos medios, si sus índices de refracción son: 1,33 y 1,55.
b) ¿Qué longitud de onda presentará en el vacío? ¿Cuál será ahora su frecuencia?
Solución
c 3 ⋅ 10 8 m/s
v 2,25 ⋅ 10 8 m/s
a) Agua : v = =
= 225 000km/s → ν = =
= 6,107 ⋅ 1014 Hz
-7
n
1,33
λ 3,684 ⋅ 10 m

c 3 ⋅ 10 8 m/s
v1,93 ⋅ 10 8 m/s
Vidrio : v = =
= 193 548,38 km/s → ν = =
= 6,105 ⋅ 1014 Hz
-7
n
1,55
λ 3,161 ⋅ 10 m
b) Vacío : λ 0 = λ A ⋅ n A = 3,684 ⋅ 10 -7 m ⋅ 1,33 = 4 900 Å = 3,161 ⋅ 10 −7 m ⋅ 1,55 = λ V ⋅ n V
La frecuencia será la misma en los dos medios, y en el vacio, no varia.

PROBLEMAS DE ÓPTICA. FÍSICA 2 BACHILLERATO.
Profesor: Félix Muñoz Jiménez

Problema nº4
Para la luz amarilla delsodio , cuya longitud de onda en el vacío es de 5890 Å , los
índices de refracción absolutos del alcohol y del benceno, son 1,36 y 1,50
respectivamente. Hallar la velocidad de propagación y la longitud de onda en ambos
medios de la luz amarilla.
Solución
λ
5,89 ⋅ 10 −7 m
alcohol : λ = 0 =
= 4,331 ⋅ 10 − 7 m = 4 331 Å
n
1,36
v=

c 3 ⋅ 10 8 m/s
=
= 220 588,2 km/s
n
1,36

benceno: λ =

λ 0 5,89 ⋅ 10 −7 m
=
= 3,927 ⋅ 10 −7 m = 3 927 Å
n
1,50

c 3 ⋅ 10 8 m/s
=
= 200 000 km/s
n
1,50
Problema nº5
a) Un rayo de luz incide con 45º y pasa desde el aire al agua (n = 4/3). Calcular el ángulo de
refracción.
b) Un rayo de luz incide con 45º y pasa de un medio de índice de refracción de n = 1,55 a otro al
agua (de n = 4/3). Calcular el ángulo de refracción.
c) ¿Quéconclusiones puedes obtener de los resultados de los apartados anteriores?
Solución
Usando la fórmula:
n 1 ⋅ sen α i = n 2 ⋅ sen α r
n ⋅ sen α i
1 ⋅ sen 45º
a) sen α r = 1
→ sen α r =
= 0,53 → α r = 32,03º
n2
4/3
v=

n 1 ⋅ sen α i
1,55 ⋅ sen 45º
→ sen α r =
= 0,82 → α r = 55,29º
n2
4/3
c) Que cuando la luz pasa a un medio de mayor índice de refracción se acerca a la normal, y alpasar
a un medio de menos índice de refracción se aleja de la normal.
b) sen α r =

Problema nº6
Una lámina de vidrio de caras planas y paralelas situada en el aire tiene un espesor de 12 cm y un
índice de refracción de 1,5. Si un rayo de luz monocromática incide en la cara superior del vidrio
con un ángulo de 30º. Hallar:
a) El valor del ángulo en el interior de la lámina y el ánguloemergente.
b) El desplazamiento lateral del rayo incidente al atravesar la lámina.
c) Dibujar la marcha del rayo.
Solución
a) n 1 ⋅ sen α i = n 2 ⋅ sen α r
0,5
1 ⋅ sen 30º = 1,5 ⋅ sen α r → sen α r =
= 0,33... → α r = 19,47º
1,5
b) Del triángulo AEB se calcula AB :
AE
12
cos α r =
→ AB =
= 12,73 cm
AB
cos 19,47º
Con este dato en el triángulo ABC calculamos el desplazamiento del...