Práctica 8

Física II CIBEX- Primer semestre-2012- Departamento de FísicaUNLP
Práctica 9: Ondas electromagnéticas, Leyes de Snell y Malus. Ángulo
de Brewster
1. Calcular la longitud de onda o frecuencia para las siguientes ondas electromagnéticas:
a) Estación de radio AM de frecuencia f = 900 KHz
b) Estación de radio FM de f = 100 MHz
c) Estación de televisión de f = 600 MHz
d) Telefonía celular, longitud de onda λ = 5.2 cm
e) Ondas infrarrojas λ = 0.1mm
f) Luz visible 400 nm < λ < 700 nm
2. El campo eléctrico de una onda electromagnética plana en el vacío está dado por:
Ex = Ez = 0, Ey = 100 sen(107 x − ωt)
Todas las magnitudes están expresadas según el Sistema Internacional de Medidas (SI).
Determinar:
a) La longitud de onda λ, la frecuencia f y la dirección de propagación de la onda.
b) Las componentes x, y, z del campo magnético B.
c) El vector de Poynting S(x, t).
d) La intensidad I de la onda.
3. El haz de un láser de 1 mW de potencia es expandido y colimado como se muestra en
la figura.
a) ¿Qué potencia medirá un detector de área A = 1 cm2 ubicado en el punto P?
b) ¿Cuánto vale el módulo del vector de Poynting en P?
c) Calcular la amplitud de los vectores E y B en el punto P.
P
Φ=50mm
50mmφP
Φ=1mm
50mmφP
4. Considerando que la distancia media entre el Sol y la Tierra es de 1, 5 × 1011 m.
Determinar:
a) La potencia emitida por el Sol en forma de ondas electromagnéticas si en la parte alta
de la atmósfera terrestre se miden 1.35 kW/m2 de intensidad.
b) Calcular las amplitudes de los campos E y B que corresponden a una onda de esta
intensidad.
5. El filamento de una lámpara incandescente tiene una resistencia de 50 Ω y consume
una corriente de 1 A. Suponiendo que un 5 % de la potencia disipada se emite en forma
electromagnética en el espectro visible, y considerando una longitud de onda
representativa igual a λ = 555 nm:
a) Encontrar las amplitudes de E y B a una distancia de 1 m del filamento suponiendo
que la radiación se emite en una onda esférica.
b) Repetir para una distancia de 5 m de la lámpara.
6. Calcular los ángulos θ1 y θ2 (ver figura) respecto de la normal si el ángulo de
incidencia respecto de la normal θ es de 38o.
Θ
Θ1
n1=1.58
Θ2
n2=1.22
7. En cierto líquido la velocidad de la luz amarilla de sodio es de 1.92 x108 m/s. Hallar el
índice de refracción de ese líquido respecto al aire para la luz de sodio.
8. Cuando el tanque metálico de la figura se llena hasta el borde con un líquido
desconocido, un observador con los ojos en el mismo nivel que el borde, sólo ve el
punto P del fondo del mismo. Determinar el índice de refracción del líquido.
85 cm
114cm
P
9. Dos materiales tienen índices de refracción de n 1=1.667 y n2=1. 586 respectivamente.
Hallar el ángulo crítico de reflexión total en una interfaz construida por estos dos
materiales. ¿De qué lado debe incidir la luz para que se produzca este fenómeno?
10. Un rayo luminoso incide sobre la cara horizontal de una lámina rectangular de
vidrio. ¿Cuál debe ser el mínimo índice de refracción del vidrio para que se produzca
reflexión total interna en la cara vertical?
11. Una superficie de vidrio (n=1.5) está recubierta por una película de un material
transparente de índice de refracción desconocido. Considerando incidencia normal
determinar el índice de refracción de la película si la intensidad de luz reflejada en la
primera superficie (aire-película) es igual a la reflejada en la segunda superficie
(película-vidrio).
12. Luz natural de intensidad I0 incide sobre un polarizador A. La luz trasmitida incide a
su vez sobre un segundo polarizador B orientado con su eje perpendicular al anterior.
a) ¿Cuánto valen las intensidades antes y después del polarizador B?
Se introduce entre los polarizadores A y B un tercer polarizador C cuyo eje forma 45 o
con la dirección de A:
b) ¿Cuánto vale la intensidad a la salida de B?
c) Si se rota 90o el polarizador B, ¿Cuál es la intensidad a la salida? ¿Por qué?
13. Una cierta clase de vidrio tiene un índice de refracción n=1.650 para la luz azul y un
índice de refracción de n=1.615 para la luz roja. Si un haz que contiene estos dos
colores incide con un ángulo de 30o sobre un bloque de caras paralelas de este vidrio:
a) ¿Cuál es el ángulo entre los dos haces dentro del vidrio?
b) ¿Qué espesor deberá tener el vidrio para que los haces estén separados por 1 cm al
salir del vidrio?
14. Una fibra óptica consiste de un núcleo central cilíndrico de índice de refracción n1
rodeada de un material de índice de refracción n2. El ángulo de aceptación de la fibra es
el máximo valor para el ángulo de incidencia desde el aire de manera que la luz no
escape del núcleo central.
a) Considerando que la fibra trabaja por reflexión total interna, concluya que n2 < n1
b) Encuentre el ángulo de aceptación cuando los materiales tienen índices de refracción
n1=1.50 y n2=1.49.
15. Luz no polarizada incide sobre la superficie del agua con un ángulo tal que la luz
reflejada se encuentra completamente polarizada.
a) Indicar la orientación del campo eléctrico en el rayo reflejado respecto del plano de
incidencia y determinar el ángulo de incidencia.
La onda refractada dentro del agua incide sobre una placa de vidrio cuyo índice de
refracción es n = 3/2 dando lugar a una onda reflejada también polarizada.
b) ¿Cuál es el ángulo formado entre las superficies del vidrio y del agua?
16. Considere una disposición de tres polarizadores, como la del problema 12.b. Los
polarizadores externos se orientan con sus ejes a 90 grados y el del centro gira con una
velocidad angular constante ω. Calcular la intensidad transmitida en función del tiempo
si la luz incidente no está polarizada.