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Capítulo

Colegio & Academia Alfagroup

REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN

20

EJERCICIOS PROPUESTOS

01. Un rayo de luz incide sobre un espejo con un ángulo de 53°. Hallar la desviación que sufre el rayo. a) 37° d) 106°

b) 53° e) 143°

07. Del sistema mostrado, determinar el ángulo de incidencia.

c) 74°

aire

02. El rayo luminoso incide sobre los espejos como el diagrama. Calcular «  ». 

a) 30° d) 37°

120°



a) 10° d) 40°

b) 20° e) 50°

b) 60° e) 45°

5 2 8

c) 53°

08. Un rayo luminoso incide desde el aire sobre una superficie de cierta sustancia con un ángulo de incidencia de 45°. Hallar el índice de refracción de la sustancia en el ángulo de refracción en 30°.

c) 30°

03. Un rayo de luz sigue la siguiente trayectoria después de incidir sobre dos espejos. Hallar «  ».

n=

53°

09.

a) 1

b)

d) 2 2

e) 4

2

c)

2

El ángulo de incidencia 2 es menor que el de refracción 1 . Señale los enunciados verdaderos.

Normal



53°

a) 37° d) 106°

b) 53° e) 143°

n2

c) 74°

n1

04. Se produce tres reflexiones en los espejos mostrados. Hallar «  » 5 0°

1

2

I. El índice de refracción n1 es menor que el otro n2. II. Al aumentar 1 en 6,5°; 2 aumenta en 6,5°.



III. Al disminuir 1 ; 2 también disminuye. a) Todas d) Sólo III

6 0°

a) 10° d) 40°

b) 20° e) 80°

c) 30° 10.

05. La luz en un medio transparente se propaga con una rapidez de 2.108 m/s. Hallar el índice de refracción de la sustancia transparente. a) 1,2 d) 1,6

b) 1,4 e) 1,8

c) 1,5

b) I y III e) Ninguna

c) Sólo I

El rayo incidente mostrado, forma 90° con la superficie libre del agua. ¿Qué afirmaciones son verdaderas? Rayo incidente

90°

Aire Agua

06. En la figura mostrada hallar el ángulo de refracción. n1 =

5 4

53 ° n2 = 2

a) 15° d) 45°

b) 30° e) 60°

c) 37°

I. El rayo no se desvía al pasar al agua; pero su rapidez se reduce. II. El rayo no se desvía por que forma un ángulo de incidencia de 0° y el de refracción también será 0°. III. La rapidez de la luz en el aire y en el agua son iguales cuando el ángulo de incidencia es 0°.

251

Física

a) Todas d) Sólo I

b) Ninguna e) Sólo II

c) I y II a) 8 6 cm

11. Si el índice de refracción de un medio es 2. Hallar la rapidez de la luz en dicho medio, si la rapidez de la luz en el vacío es min300000 km/s. a) 200000 km/s c) 125000 km/s e) 250000 km/s

17.

b) 225000 km/s d) 150000 km/s

c) 30°

13. Un rayo luminoso incide desde el aire sobre una superficie de cierta sustancia según una incidencia de 45° y el ángulo de refracción es de 30°. Calcular el índice de refracción de la sustancia. a)

2

b) 2 2

d)

3

e)

c)

2 n 3

a) 40° d) 90°

2 /2

b) 75° e) 45°

20.

Aire Luz 21.



a)   53 d)   37

b)   37 e)   45

b) 50° e) 100°

252

c) 80°

Un rayo de luz incide tal como se muestra, hallar el ángulo de incidencia, si después de la tercera reflexión el rayo de luz regresa por su mismo recorriendo.

a) 

b)  /2

d) 3  /2

e) 3 

c) 2 

Un rayo de luz incide sobre una superficie reflectora,

a) 

b) 90- 

d) 90-2 

e) 3 

c) 2 

Se muestra el recorrido de un rayo de luz. Hallar el ángulo formado por el primer rayo incidente y el último rayo reflejado.

c)   37

16. Se tiene una lámina de caras paralelas en el aire cuyo espesor es de 6cm y cuyo índice de refracción es de 1,5. Sobre ella incide un rayo con un ángulo de incidencia de 60°. Calcular la distancia recorrida por la luz en el interior de lámina.

3 n2

si luego la superficie gira un ángulo  , alrededor del punto de incidencia; qué ángulo se desvía el rayo reflejado.

posibles para el ángulo "  ".

n

d)



c) 53°

15. La luz penetra del aire al prisma de vidrio (n=1,25) y sigue la trayectoria indicada, luego que valores son

2 n2

18. Un rayo de luz incide sobre una superficie reflectora con un ángulo de 50°. Hallar la desviación que experimenta el rayo de luz.

14. Un rayo de luz se refracta del medio "A" (nA=1,5) hacia otro medio "B" (nB=2), desviándose 16°. Halle cuál fue el ángulo de incidencia. a) 74° d) 60°

b)

e) 1  n  2

19.

c) 2 3

Un rayo luminoso penetra desde el aire en una esfera de vidrio, se refleja sobre la cara opuesta y vuelve a salir por la primera cara. ¿Entre qué limites debe variar el índice de refracción "n" de la esfera para que el rayo emergente sea paralelo al rayo incidente? a) 1  n  2

4 el ángulo de incidencia del rayo de luz? nagua  3 b) 37° e) 53°

c) 4 3 cm

d) 3 6 cm e) 8 3 cm

12. Un rayo de luz incide del aire al agua, tal que el rayo reflejado es perpendicular al rayo refractado. ¿Cuál fue

a) 45° d) 60°

b) 6 2 cm

 a) 

b) 90- 

d) 90+ 

e) 180- 

c) 2 

22. Un rayo de luz incide con un ángulo  sobre una superficie reflectora. ¿Qué ángulo agudo mínimo debe formar otra superficie con la primera, para que después de reflejarse en esta última, el rayo reflejado sea paralelo

Colegio & Academia Alfagroup a la primera superficie. Aire

a) 45- 

b) 45+ 

d) 45+ 2

e) 

c) 45- 2 30°

23. En el problema anterior, calcular el ángulo agudo máximo.

a)

2

d) 4

24.

a) 45- 

b) 45+ 

d) 45+ 2

e) 

c) 45- 2

29.

b) 1,25 e) 1,6

d)

b)

3

e) 4 2

2

Aire n 3 

a) 30° d) 60° 30.

b) 37° e) 15°

c) 53°

e) 3 B

26. Hallar el tiempo que tarda la luz en recorrer el vidrio de índice de refracción 1,5.



A

Aire

Aire C

50 cm

a) 2.10-9 s d) 4,5.10-9 27.

b) 2,5.10-9 e) 6.10-9

28.

a) 30° d) 53°

c) 3.10-9

El índice de refracción de cierta velocidad es 2,5. Determine el valor de la rapidez de la luz en dicho medio. a) 100000 km/s c) 160000 km/s e) 240000 km/s

7 es iluminado por 2

Un cubo de índice de refracción

un rayo de luz. ¿Cuál es la medida del ángulo  para que se refleje totalmente en la cara BC?

c) 2

2

c) 2 2

c) 1,4

25. Un rayo de luz incide sobre una sustancia transparente con un ángulo de incidencia de 45°. Hallar el índice de refracción de dicha sustancia si el ángulo de refracción fue 30°. La sustancia está rodeada de aire. a) 1

b) 2

En la siguiente refracción de la luz, hallar la medida del ángulo  .

En una sustancia transparente, la luz viaja a la velocidad de 240000 km/s. Hallar el índice de refracción de dicha sustancia. a) 1,2 d) 1,5

45°

31.

b) 37° e) 60°

D

c) 45°

Un rayo de luz sigue la trayectoria mostrada, hallar el ángulo; el índice de refracción del vidrio es 1,6.  53°

b) 120000 km/s d) 200000 km/s

Un haz de luz incide sobre un prisma y sigue la trayectoria mostrada. Hallar el índice de refracción del prisma.

a) 16° d) 46°

b) 23° e) 53°

c) 37°

32. En un prisma triangular el rayo índice en él según como se muestra, si se sabe que el índice de refracción del prisma es 15/7, hallar:  .

253

Física

Aire

A

Agua

b) 15° e) 37°

C

c) 16° a)  >62,7 d)  >81,2

33. Un rayo de luz incide en el agua con un ángulo de 53°. Hallar la desviación que sufre el rayo. a) 45° d) 8°

b) 37° e) 90°

c) 16°

38.

34. Una moneda se encuentra a 2m de profundidad en una piscina. ¿A qué distancia de la superficie del agua ve el hombre a la moneda cuando observa perpendicularmente? a) 2 m d) 1,2 m

b) 1,8 m e) 1 m

5 a) 1 d) 4

53°

a) 65° d) 44°

Un rayo luminoso incide perpendicular sobre un prisma isósceles de vidrio. ¿Cuál de los gráfico, indica mejor la trayectoria seguida por el rayo, si el ángulo crítico vidrio-aire es igual a 40º?

a)

b)

c)

d)

e)

40.

Cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro, se refracta de manera que se cumple:

n 2 Sen 1  , siendo : n1 y n2 , los respectivos índin1 Sen  2

30°

c) 54°

37. Una cuña de vidrio n=1,5 rectangular fue puesta en agua. ¿Para qué valores de  el rayo de luz que incide normalmente a la cara AB alcanza totalmente la cara BC?

254

c) 3

Aire Agua

b) 60° e) 36°

b) 2 e) 5

4

c) 18

36. En el sistema óptico mostrado, el plano inclinado es un espejo sumergido. El rayo luminoso incide en la superficie del agua con un ángulo de 53°. Determine "  ".



Un rayo de luz incide oblícuamente sobre un vidrio de caras paralelas. Indicar cuál de las opciones representa mejor al rayo que logra atravesarlo. 1

3

Espejo

Espejo

c)  >79,3

c) 1,5 m

39.

b) 26 e) 32

b)  >71,4 e)  >87,6

2

35. Un espejo plano se encuentra a una altura de 16cm del piso y un vaso de 8cm de altura que está lleno completamente de aceite n=1,6. ¿A qué distancia del fondo se forman imágenes en el espejo?

a) 13 cm d) 29

vidrio

74°



a) 8° d) 21°

B



ces de refracción de los medios "1" y "2". El rayo puede ir del medio "1" al medio "2" o en sentido contrario. Si para dos materiales dados se cumple que: n2 3 , afirmamos :  n1 2

I.

0  1   2

II.

0  2   2

Colegio & Academia Alfagroup 43.

A ( 3 ; 1) en el medio I de índice de refracción n1 =

n1

1

Se desea que un rayo de luz que pasa por el punto

1 pase por el punto B (1 ; 3 ) del medio II. ¿Qué valor debe tener el índice de refracción del medio II? n1 = 1 y

n2

A

2

a) b) c) d) e) 41.

I

Sólo I es correcta. Sólo II es correcta. I y II son correctas. I y II son incorrectas. Las cuatro respuestas anteriores son incorrectas.

Un rayo de luz incide sobe una de las caras de un prisma isósceles de vidrio (índice de refracción "n"). Se observa que la trayectoria del haz en el interior del prisma es paralelo a la base. En estas condiciones se cumple :



B n2

44.

b) Sen   nSen 

c) Sen  Cos 

d) Sen  Sen

n1

En la figura a

45.

n3

d) 2

e)

5

c)

3

Sobre una cuña de vidrio incide perpendicularmente a una de sus caras un rayo de luz delgado. El índice de refracción del vidrio es n = 1,41 y el ángulo en el vértice  = 10º. ¿Cuántas manchas brillantes se verán en la pantalla colocada detrás de la cuña? P

b) 2 e) 5

c) 3

En la figura, se da la marcha de un rayo en un prisma isósceles con ángulo en el vértice recto. ¿Con qué ángulos de incidencia  emergerá del prisma el rayo después de experimentar dos veces la reflexión total en las caras AB y BC? El índice de refracción del prisma es n = 2. B

90º

fig.(b)

n1  n 2 ; n 2  n3

II. En la figura b

n1  n 2  n3

III. En la figura a

n1  n 2  n3

IV. En la figura b

n1  n 2 ; n 2  n3

a) b) c) d) e)

2



n2

n3

fig.(a)

I.

b)

a) 1 d) 4

Las figuras muestran dos prismas a través de los cuales pasa una luz monocromática. Respecto a los índices de refracción se afirma :

n2

a) 1



a) nSen   Sen 

n1

x

II

e) Cos   Sen 42.

O

Sólo I es correcta. Sólo II es correcta. Sólo III es correcta. Sólo III y IV son correctas. Sólo II y III son correctas.

C  a) 5° d) 31° 46.

b) 11° e) 41°

c) 21°

Para invertir la imagen se utiliza frecuentemente prisma de Dove, que consiste en un prisma isósceles rectangular truncado. Determinar la longitud mínima de la base del prisma con la cual un haz luminoso que llene por completo la cara lateral pasará totalmente a través del prisma. La altura del prisma es h = 2,1 cm. El índice de refracción del vidrio, n = 1,41. 255

Física

52.

90º

a) 10 cm d) 8 cm

b) 12 cm e) 6 cm

c) 14 cm

47. Un recipiente rectangular de vidrio está lleno de un líquido, e iluminado desde abajo por una lámpara, situada debajo del recipiente cerca de su fondo. ¿Qué índice de refracción mínimo debe tener el líquido para que sea imposible ver la lámpara a través de las paredes laterales del recipiente?

Calcular el índice de refracción “n”

a)

b) 2

3

d) 3 53.

c) 2 3

e) 3 3

En el esquema, calcular la medida del ángulo . 40 °

Aire Vidrio

a) 1,8 d) 2,3

b) 2,0 e) 1,41

c) 3,1

48. ¿Qué ángulo formará los espejos planos en el sistema mostrado? a) 20° d) 25° 54. 60°

a) 30° d) 120°

b) 60° e) 150°

B

c) 90°

b) 60° e) 20°

A

a) 30° d) 53°

c) 83°

50. Si las reflexiones son regulares, hallar: "a"

55.

50°

b) 80º e) 30°

c) 100°

51. ¿Qué tiempo demora un rayo de luz en atravesar perpendicularmente una lamina de vidrio de 6mm de espesor, cuyo índice de refracción es 1,5? a) 10-11 s d) 0,5 s

256

b) 2.10-11 s c) 3.10-11 s e) 0,4.10-11 s

C

b) 37° e) 60°

c) 45°

Un espejo se aleja de un objeto a una velocidad de 1,5m/s; ¿a qué velocidad se mueve la imagen respecto al objeto? a) 1,5 m/s d) 3,5 m/s

56.

a) 60° d) 90°

c) 50°

Rayo de luz incide normalmente a la cara AB de un prisma cuyo índice de refracción es 1,25. Calcular la medida de para que el rayo se refleje totalmente en la cara AC.

49. Un rayo luminoso incide en un espejo plano con un ángulo de 53° y luego de reflejarse incide en otro espejo con un ángulo de 30° ¿Qué ángulo forman los dos espejos? a) 43° d) 103°

b) 40° e) 60°

b) 2 m/s e) 4,5 m/s

c) 3 m/s

Un haz de luz monocromática pasa de aire a un cuerpo de vidrio. I. En el aire la rapidez de la luz es mayor que en el vidrio. II. La longitud del haz de luz no varía al cambiar de medio de propagación. III. La frecuencia del haz de la luz no varía al cambiar de medio de propagación. ¿Qué afirmaciones son verdaderas? a) I y II d)Todas

b) I y III e) Sólo III

c) Sólo II

Colegio & Academia Alfagroup 57.

Dos espejos planos forman un ángulo de 65°. Calcular el ángulo de incidencia de un rayo en uno de los espejos para que después de reflejarse en el segundo sea paralelo al primer espejo. a) 30° d) 75°

58.

c) 60°

Un rayo de luz incide sobre un material opaco y al reflejarse se desvía 64°. Halle cuál fue el ángulo de incidencia. a) 29° d) 37°

59.

b) 40° e) 35°

b) 32° e) 45°

60. Un observador mira un pez que se halla en el punto diametralmente opuesto a él de un acuario esférico R. ¿Cuál será el desplazamiento de la imagen del pez respecto del pez mismo? El índice de refracción de agua es n = 4/3. a)R d) 0,7R

b) R/2 e) 1,2R

c) 2R

c) 58°

Un haz de rayos paralelos incide sobre una esfera de vidrio. Los rayos, después de refractarse dos veces en el límite vidrio-aire, emergen de la esfera siguiendo direcciones que forman con la inicial un ángulo  que no supera 90º. Determinar el índice de refracción del vidrio.



a) 1,81 d) 2,1

b) 1,41 e) 1,7

c) 1,91

257

Física

Claves

258

01.

c

31.

d

02.

c

32.

d

03.

c

33.

c

04.

d

34.

c

05.

c

35.

d

06.

b

36.

d

07.

e

37.

a

08.

b

38.

d

09.

d

39.

b

10.

c

40.

b

11.

d

41.

d

12.

e

42.

d

13.

a

43.

c

14.

c

44.

b

15.

d

45.

d

16.

d

46.

a

17.

b

47.

e

18.

c

48.

b

19.

a

49.

c

20.

c

50.

b

21.

c

51.

c

22.

c

52.

a

23.

d

53.

c

24.

b

54.

b

25.

b

55.

c

26.

b

56.

b

27.

b

57.

a

28.

a

58.

c

29.

a

59.

b

30.

e

60.

a