Este documento presenta una introducción a las ondas electromagnéticas y la óptica. Cubre temas como la naturaleza de la luz, la propagación de la luz que incluye reflexión, refracción y dispersión, y la óptica geométrica con formación de imágenes en espejos y lentes. También incluye 20 ejercicios de problemas sobre estos conceptos de óptica física.

1. Departamento de Física y Química curso 2.009-2010
I.E.S. Pedro Mercedes
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS: ÓPTICA
Contenidos
1. Naturaleza de las ondas electromagnéticas. Espectro electromagnético
2. Naturaleza de la luz: modelos corpuscular y ondulatorio.
3. Propagación de la luz: Índice de refracción
Reflexión
Refracción.
Dispersión
Polarización
4. Óptica geométrica
Formación de imágenes en espejos
Lentes delgadas. Formación de imágenes
Instrumentos ópticos
Ejercicios y cuestiones sobre Óptica Física
1. Clasifica en orden creciente, justificando la respuesta, la energía de las siguientes radiaciones:
rayos infrarrojos, rayos gamma, rayos ultravioleta,
2. El ojo humano es sensible a ondas electromagnéticas cuyas longitudes de onda estén
comprendidas entre 0,004m y 0,7 m (espectro de luz visible). ¿Cuáles son las frecuencias
correspondientes a estas ondas luminosas?
3. La longitud de onda de la luz emitida por un láser de helio-neón es de 632,8 nm,
a) ¿cuál es su frecuencia?
b) ¿cuál sería su longitud de onda en un vidrio de índice de refracción 1,5?
c) ¿a qué velocidad se propagaría en ese vidrio?
4. Un haz de luz roja de 650 nm que se propaga en el vacío incide perpendicularmente sobre la
superficie de un medio transparente, en el que la longitud de onda pasa a ser de 500 nm, ¿Cuál
es el índice de refracción del medio transparente para esa radiación?
5. Una onda luminosa, cuya frecuencia es 6,0·1014 Hz, pasa a través de un líquido. Dentro de éste
se mide la longitud de onda, resultando ser 3,0·10 -5 cm. ¿Cuál es la velocidad de la luz en ese
líquido? Determina su índice de refracción.
6. Calcular el ángulo de refracción de un haz de luz que incide desde el aire sobre la superficie del
agua con un ángulo de a) 20º, b) 45º y c) 60º respecto a la normal y dibujar los rayos sobre
un diagrama.
7. Un rayo de luz, que viaja por un medio a una velocidad de 2,5·10 8 m/s, incide con un ángulo de
30º con respecto a la normal sobre otro medio en el que su velocidad es 2·10 8 m/s. Calcula el
ángulo de refracción del rayo en el segundo medio
9. Un rayo de luz pasa de agua a 20ºC (n=4/3) a un diamante (n=2,417) con un ángulo de
incidencia de 60º.
a) Calcula el ángulo de refracción.
b) ¿Puede producirse reflexión total? Razona la respuesta.
10. Un rayo de luz amarilla emitido por una lámpara de sodio, tiene una longitud de onda en el
vacío de 589 nm. Determinar:
a) Su frecuencia .
b) Su velocidad de propagación y su longitud de onda en el interior de una fibra de cuarzo
cuyo índice de refracción es 1,558.
c) El ángulo de incidencia mínimo para el rayo de luz que, propagándose por el interior de la
fibra de cuarzo, encuentra la superficie de discontinuidad entre el cuarzo y el aire y
experimenta reflexión total.
Óptica Física. 2º Bachillerato

2. Departamento de Física y Química curso 2.009-2010
I.E.S. Pedro Mercedes
13. Un rayo incide desde el agua sobre el aire, se observa que no existe rayo refractado cuando el
ángulo de incidencia es mayor o igual de 48,6º. ¿Cuál es el índice de refracción del agua?
( n aire 1 ). ¿Qué fenómeno se ha producido?
14. Un determinado tipo de vidrio tiene un índice de refracción de 1,50. ¿Cuál es el ángulo crítico o
límite para la reflexión total interna de la luz que sale de este vidrio y entra en un medio que
tenga un índice de refracción de valor n=1,00?
15. Un rayo de luz blanca incide desde el aire sobre una lámina de un vidrio dispersivo con un
ángulo de incidencia de 30º. ¿Qué ángulo forman entre sí, en el interior del vidrio, los rayos
rojo y azul?
Datos: n aire = 1; n’ rojo = 1,612; n’ azul = 1,671
16. Calcular la velocidad con que viajará la luz en una sustancia sabiendo que su ángulo límite en
relación con el aire es de 30º.
Datos: n aire = 1; c = 3·108 m/s
17. La superficie de un vaso con agua está cubierta por una capa de aceite. Calcula el ángulo que
forma con la normal de dicha superficie un haz de luz que pasa del aire al agua, a través del
aceite, si el ángulo de incidencia ES 30º.
Datos: n aire = 1; n aceite = 1,54; n agua = 1,33
18. Un buceador de 1,8 m de altura se encuentra de pie en el fondo de un lago cuya profundidad es
5,0 m. Calcula la distancia mínima, respecto del buceador, a la que se encuentran los puntos
del fondo del lago que el buzo puede ver, reflejados en la superficie del agua (índice de
refracción del agua nagua =4/3)
19. Un foco luminoso puntual se encuentra dentro de un estanque lleno de agua (n=4/3), a un
metro de profundidad y emitiendo luz en todas direcciones. En la superficie del agua se forma
un círculo luminoso de radio R. Explica brevemente el fenómeno y calcula el radio del círculo.
20. Sobre un prisma cuyo índice de refracción es 2 incide un rayo de luz tal y como muestra la
figura. El medio que rodea el prisma es aire y puede considerarse su índice de refracción igual a
1. Dibujar la trayectoria que seguirá el rayo hasta que salga del prisma (si así lo hace)
indicando todos los ángulos que forma con las normales a cada superficie. ¿Qué velocidad tiene
la luz en el interior del prisma?
LUZ
n aire = 1
n vidrio = 2
30 º
Nota: en estos problemas no se tiene en cuenta que, en los puntos de emergencia de la luz, parte
de ésta puede reflejarse y, por tanto, esta luz reflejada sigue propagándose por el prisma.
Óptica Física. 2º Bachillerato