4. Un rayo láser, cuya longitud de onda en el aire es 500 nm, pasa del aire a un vidrio.
a) Describa con ayuda de un esquema los fenómenos de reflexión y refracción que se
producen y calcule la frecuencia de la luz láser.
b) Si el ángulo de incidencia es de 45o y el de refracción 27o, calcule el índice de refracción del
vidrio y la longitud de onda de la luz láser en el interior del mismo.
c = 3·108m s-1 ; naire =1
Prueba de Selectividad, Andalucia, Septiembre 2015-2016, FISICA
Respuestas
a) Describa con ayuda de un esquema los fenómenos de reflexión y refracción que se producen y calcule la frecuencia de la luz láser.
En la imagen adjunta se puede observar un ejemplo de flexión y otro de refracción.
Para calcular la frecuencia de la luz láser, en primer lugar se determina la velocidad:
V = c/naire = 3*10^8 / 1 = 3*10^8 m/s
Ahora con la velocidad y la longitud de onda es posible encontrar la frecuencia:
f = V / λ
Dónde:
f es la frecuencia.
V es la velocidad.
λ es la longitud de onda.
Sustituyendo los valores se tiene que:
f = 3*10^8 / 500*10^-9
f = 6*10^14 Hz
b) Si el ángulo de incidencia es de 45º y el de refracción de 27º, calcule el índice de refracción del vidrio y la longitud de onda de la luz láser en el interior del mismo.
Para resolver este problema hay que aplicar la ley de Snell, la cual es:
Sen(β) / Sen(α) = naire / nvidrio
Dónde:
n es el índice de refracción.
β el ángulo de refracción.
α el ángulo de incidencia.
Sustituyendo los valores se tiene que:
Sen(27º) / Sen(45º) = 1 / nvidrio
nvidrio = Sen(45º)/Sen(27º)
nvidrio = 1,56
Se calcula la velocidad en el vidrio:
Vvidrio = c/nvidrio = 3*10^8 / 1,56 = 1,923*10^8 m/s
Ahora haciendo uso de la frecuencia calculada en la sección anterior se determina la longitud de ondas en el vidrio.
λ = Vvidrio / f = 1,923*10^8 / 6*10^14 = 3,205*10^-7 m
PRUEBA DE SELECTIVIDAD ANDALUCIA CONVOCATORIA SEPTIEMBRE 2015-2016 FÍSICA.