Preguntas Conceptuales
1.1 La propagación de la luz
¿Por qué el índice de refracción es siempre mayor o igual a 1?
¿El hecho de que el destello de luz del rayo llegue antes que su sonido demuestra que la velocidad de la luz es extremadamente grande o simplemente que es mayor que la del sonido? Discuta cómo podría utilizar este efecto para obtener una estimación de la velocidad de la luz.
Especule sobre qué proceso físico podría ser responsable de que la luz viaje más lentamente en un medio que en el vacío.
1.2 La ley de reflexión
Utilizando la ley de la reflexión, explique cómo el polvo quita el brillo a la nariz de una persona. ¿Cómo se llama el efecto óptico?
1.3 Refracción
En este capítulo se describe la difusión por reflexión desde una superficie rugosa. La luz también puede difundirse por refracción. Describa cómo ocurre esto en una situación concreta, como la interacción de la luz con el hielo picado.
¿La luz cambia de dirección al acercarse a la perpendicular o al alejarse de esta cuando pasa del aire al agua? ¿Del agua al vidrio? ¿Del vidrio al aire?
Explique por qué un objeto en el agua siempre parece estar a una profundidad menor de la que realmente está
Explique por qué las piernas de una persona parecen muy cortas cuando vadea en una piscina. Justifique su explicación con un diagrama de rayos que muestre la trayectoria de los rayos desde los pies hasta el ojo de un observador que está fuera del agua.
Explique por qué un remo que está parcialmente sumergido en el agua parece doblado.
1.4 Reflexión interna total
Un anillo con una gema incolora se deja caer en el agua. La piedra preciosa se vuelve invisible cuando se sumerge. ¿Puede ser un diamante? Explique.
El tipo más común de espejismo es la ilusión de que la luz de los objetos lejanos se refleja en un charco de agua que realmente no existe. Los espejismos se observan generalmente en los desiertos, cuando hay una capa de aire caliente cerca del suelo. Dado que el índice de refracción del aire es menor que para el aire a mayor temperatura, explique cómo se pueden formar espejismos.
¿Cómo se puede utilizar la reflexión interna total para estimar el índice de refracción de un medio?
1.5 Dispersión
¿Es posible que la reflexión interna total desempeñe un papel en el arcoíris? Explique en términos de índices de refracción y ángulos, quizás refiriéndose a lo que se muestra a continuación. Algunos hemos visto la formación de un arcoíris doble; ¿es físicamente posible observar un arco iris triple?
Un diamante de alta calidad puede ser bastante claro e incoloro, transmitiendo todas las longitudes de onda visibles con poca absorción. Explique cómo puede brillar con destellos de colores brillantes cuando se ilumina con luz blanca.
1.6 Principio de Huygens
¿Cómo dependen los efectos de las ondas del tamaño del objeto con el que interactúan? Por ejemplo, ¿por qué el sonido se dobla en la esquina de un edificio y la luz no?
Si se observa la difracción en algún fenómeno, es una prueba de que el fenómeno es una onda. ¿Lo contrario a esto es cierto? Es decir, si no se observa difracción, ¿significa que el fenómeno no es una onda?
1.7 Polarización
Ninguna luz pasa a través de dos filtros polarizadores perfectos con ejes perpendiculares. Sin embargo, si se coloca un tercer filtro polarizador entre los dos originales, puede pasar algo de luz. ¿Por qué? ¿En qué circunstancias pasa la mayor parte de la luz?
Explique qué ocurre con la energía que la luz transporta que se atenúa al pasarla por dos filtros polarizadores cruzados.
Cuando las partículas que dispersan la luz son mucho más pequeñas que su longitud de onda, la cantidad de dispersión es proporcional a . ¿Significa esto que hay más dispersión para las pequeñas que para las grandes ? ¿Qué relación tiene esto con el hecho de que el cielo sea azul?
A partir de la información dada en la pregunta anterior, explique por qué las puestas de sol son rojas.
Cuando la luz se refleja con el ángulo de Brewster desde una superficie lisa, es polarizada paralela a la superficie. Parte de la luz se refractará en la superficie. Describa cómo se haría un experimento para determinar la polarización de la luz refractada. ¿Qué dirección espera que tenga la polarización y que sea de un ?
Si se tumba en una playa mirando al agua con la cabeza ligeramente inclinada hacia un lado, sus lentes de sol polarizados no funcionan muy bien. ¿Por qué no?