PRACTICA N° 4

Vista previa del material en texto

PRACTICA N° 4 – QMC 1400 – ANALISIS INSTRUMENTAL 
1. El espectro visible en el aire está comprendido entre las longitudes de onda 380 nm (violeta) y 780 
nm (rojo). a) Calcular las frecuencias de estas radiaciones extremas. ¿Cuál de ellas se propaga a mayor 
velocidad? b) Determinar entre que longitudes de onda está comprendido el espectro visible en el 
agua, cuyo índice de refracción es 4/3. 
R: a) 7.89 x 1014 Hz; 3.85 x 1014 Hz. b) 285 nm; 584 nm 
2. Una onda electromagnética tiene, en el vacío, una longitud de onda de 5 x 10-7 m. a) Determinar la 
frecuencia y el número de onda. b) Si dicha onda entra en un determinado medio, su velocidad se 
reduce a 3c/4. Determinar el índice de refracción del medio, la frecuencia y la longitud de onda en 
dicho medio. 
R: a) 6 x 1014 Hz; 1.257 x 107 rad/m. b) 1.333; 6 x 1014 Hz; 375 nm 
3. Un rayo de luz amarilla de 580 nm en el aire, pasa por un cierto cristal en el que su longitud de onda 
pasa a ser 5 x 10-7 m. a) Calcular la frecuencia y velocidad de propagación en cada medio. b) Si el rayo 
refractado forma 30° con la normal al nivel de referencia que separa a los dos medios ¿Con que ángulo 
incidió el rayo? 
R: a) 3 x 108 m/s; 5.17 x 1014 Hz. 5.17 x 1014 Hz; 2.585 x 108 m/s. b) 35.45° 
4. Un rayo de luz penetra desde el aire en una sustancia más densa haciendo un ángulo de incidencia 
de 60° y un ángulo de refracción de 30°. Calcular la velocidad de la luz en la sustancia más densa. 
R: 0.578 m/s 
5. Un rayo de luz del aire incide sobre una superficie de vidrio, con un ángulo de 60°, para el cual el 
índice de refracción es 1.6. ¿Cuál es el ángulo de refracción de la luz en el vidrio? 
R: 32°41’2” 
6. Un rayo luminoso incide sobre un cristal (n = 1.5) de caras paralelas que se encuentran sobre el agua; 
si el ángulo de incidencia es igual a 30°. Calcular el seno del ángulo de refracción en el agua. 
R: 0.375 
7. Un rayo luminoso incide sobre una superficie de un vidrio con un ángulo de incidencia de 40°. Calcular 
los ángulos de reflexión y refracción. El índice de refracción del vidrio es 1.5 
R: 25°22’26” 
8. ¿Cuál será el ángulo de desviación mínima de un rayo de luz que incide en un prisma de vidrio de 60° 
y 1.5 de índice de refracción? 
R: 37°12’ 
9. Calcular el ángulo límite para el medio vidrio-aire. El índice de refracción del vidrio es 1.414 
R: 45° 
10. Se cuenta con una fibra óptica ideal y se desea que los rayos que inciden bajo un ángulo θ = 45° se 
propaguen por la superficie lateral de la fibra. ¿Cuál debe ser el valor del índice de refracción de la 
fibra para lograr dicho objetivo? 
R: 1.22 
11. En un estanque de agua, con la superficie en reposo, entra un rayo de luz con un ángulo de incidencia 
de 35°. Dibujar como serán el rayo reflejado por la superficie y el rayo que llega al fondo del estanque. 
Calcular los ángulos que formarán con la superficie del estanque. 
Datos: naire = 1; nH2O = 1.3 
R: αreflejado = 35°; αrefractado = 26°10, 
12. Un rayo de luz monocromática al incidir con un ángulo de 60° en el punto A situado en la interfase 
entre el aire (n1 = 1.00) y una lámina de vidrio (n2 = 1.52) de 1.2 cm de espesor, se refracta. El rayo 
refractado alcanza al punto B, situado en la interfase entre el vidrio y el aceite (n3 = 1.45) y sufre una 
nueva refracción. 
a) ¿Cuánto valen los ángulos θ2 y θ3 que forman los rayos refractados con la normal? 
b) ¿Qué velocidad lleva el rayo en el vidrio? ¿Cuánto tiempo tarda el rayo en atravesar la lámina de 
vidrio? 
c) ¿Cuánto vale la distancia d que hay entre los puntos C y B? 
Dato: c = 3 x 108 m/s 
R: a) θ2 = 34.7°; θ3 = 36.7° b) v = 1.97 x 108 m/s; t = 7.41 x 10-11 s c) BC = 8.32 x 10-3 m 
13. Los índices de refracción para el agua y para el vidrio Crown con luz de 589 nm son nagua = 1.333 y 
nvidrio = 1.52 respectivamente. Calcular: 
a) La velocidad de la luz en estos dos materiales 
b) El índice de refracción relativo de este vidrio respecto al agua 
c) La longitud de onda de esa luz en ambos materiales 
R: a) vvidrio = 1.97 x 108 m/s; b) n = 1.14; c) ʎ = 442 nm 
14. Un rayo de luz monocromática emerge al aire, desde el interior de un bloque de vidrio, en una 
dirección que forma un ángulo de 30° con la normal a la superficie. 
a) Dibujar en un esquema los rayos incidente y refractado y calcular el ángulo de incidencia y la 
velocidad de propagación de la luz en el vidrio 
b) ¿Existen ángulos de incidencia para los que no sale luz del vidrio? Explicar este fenómeno y 
calcular el ángulo límite. 
Datos: c = 3 x 108 m/s; naire = 1; nvidrio = 1.5 
R: a) θincidente = 19°28,; vvidrio = 2 x 108 m/s; b) θlimite = 41°48, 
15. Calcular la velocidad, longitud de onda y frecuencia de una línea de espectro ultravioleta de 215 nm 
en: 
a) Vapor de acetona (n = 1.0011) 
b) Disulfuro de carbono (n = 1.622) 
c) Vidrio Pyrex (n = 1.65) 
d) Sílice fundida (n = 1.44) 
R: a) f = 1.395 x 1015 Hz; v = 2.997 x 10 10 cm/s; ʎ = 214.8 nm. b) f = 1.39 x 1015 Hz; v = 1.85 x 1010 
cm/s; ʎ = 132.5 nm. c) f = 1.39 x 1015 Hz; v = 1.818 x 1010 cm/s; ʎ = 130.3 nm. d) f = 1.395 x 1015 Hz; 
v = 2.083 x 1010 cm/s; ʎ = 149.3 nm 
16. Calcular la longitud de onda de: 
a) La línea de sodio a 589 nm correspondiente a una disolución acuosa que tiene un índice de 
refracción de 1.35 
b) La señal de salida de un laser de rubí de 694.3 nm cuando está atravesando una pieza de cuarzo 
que tiene un índice de refracción de 1.55 
R: a) 436 nm; b) 448 nm 
17. Calcular la pérdida de reflexión cuando un haz de radiación atraviesa una cubeta de cuarzo vacía, 
cuyo índice de refracción es 1.55 
R: 17.3 % 
18. Si una radiación que se propaga en un medio con n = 1.14 sobre otro medio con n = 2.08 formando un 
ángulo de incidencia de 38.2°, calcular el ángulo de refracción. R: 19.81° 
19. Una radiación monocromática penetra un prisma triángulo equilátero con un ángulo de incidencia de 
62.8° con respecto a la normal de la superficie. El índice de refracción de la radiación en el aire es de 
1.00 y de 1.60 en el prisma. Calcular el ángulo al cual saldrá la radiación del prisma. R: 44.9° 
20. Se hace incidir radiación monocromática sobre un prisma triángulo equilátero con un ángulo de 
incidencia tal que la radiación atraviesa el filtro en una dirección paralela a la base del mismo. Si el 
índice de refracción del prisma es de 1.57, calcular el ángulo de incidencia y el ángulo de salida de la 
radiación del prisma. R: 51.7° 
	PRACTICA N 4 – QMC 1400 – ANALISIS INSTRUMENTAL
	R: a) 7.89 x 1014 Hz; 3.85 x 1014 Hz. b) 285 nm; 584 nm
	R: a) 6 x 1014 Hz; 1.257 x 107 rad/m. b) 1.333; 6 x 1014 Hz; 375 nm
	R: a) 3 x 108 m/s; 5.17 x 1014 Hz. 5.17 x 1014 Hz; 2.585 x 108 m/s. b) 35.45
	R: 0.578 m/s
	R: 32 41’2”
	R: 0.375
	R: 25 22’26”
	R: 37 12’
	R: 45
	R: 1.22
	R: a) θ2 = 34.7 ; θ3 = 36.7 b) v = 1.97 x 108 m/s; t = 7.41 x 10-11 s c) BC = 8.32 x 10-3 m
	R: a) vvidrio = 1.97 x 108 m/s; b) n = 1.14; c) ʎ = 442 nm
	R: a) f = 1.395 x 1015 Hz; v = 2.997 x 10 10 cm/s; ʎ = 214.8 nm. b) f = 1.39 x 1015 Hz; v = 1.85 x 1010
	R: a) 436 nm; b) 448 nm
	R: 17.3 %
	18. Si una radiación que se propaga en un medio con n = 1.14 sobre otro medio con n = 2.08 formando un ángulo de incidencia de 38.2 , calcular el ángulo de refracción. R: 19.81
	19. Una radiación monocromática penetra un prisma triángulo equilátero con un ángulo de incidencia de 62.8 con respecto a la normal de la superficie. El índice de refracción de la radiación en el aire es de 1.00 y de 1.60 en el prisma. Calcular el án...
	20. Se hace incidir radiación monocromática sobre un prisma triángulo equilátero con un ángulo de incidencia tal que la radiación atraviesa el filtro en una dirección paralela a la base del mismo. Si el índice de refracción del prisma es de 1.57, calc...