N= C V V

EJERCICIOS 1: Física de la Luz

Frecuencia y longitud de onda 1. Canales de voz. Calcular la cantidad de canales de voz estándar ITU, podrían caber en 10 Gbps. 2. Tasa de datos. Calcular la tasa de datos requerida para transmitir una señal de audio de 20000 Hz a un factor de muestreo de 4 veces la consideración de Nyquist, con una digitalización de 8 bits por muestra. Calcular el ancho de banda del canal. 3. Tasa de datos. Calcular la tasa de datos requerida para transmitir televisión de alta definición (HDTV), si la señal de la imagen es de 1000x1000 pixeles, cada pixel es tricolor con 12 bits de definición por color y una rata de tramas de 70 tramas por segundo. Refracción de la Luz

4. Velocidad de la luz. Si el índice de refracción del vidrio es 1,5; calcule la velocidad de la luz en este material. n=

c v 8

3∗10 1,5= v 8

v =2∗10 m/s

5. Frecuencia de luz. ¿Qué color podría dar un haz de fotones cuya energía es de 3,47 x1019 J? 

Podría ser de color verde ya que su rango va de 3,5 – 4,1.

6. Angulo crítico. Asumiendo que n2 es 1% más pequeño que n1; encuentre el valor de n2, si n1 = 1,45. Indique el valor del ángulo crítico y el tipo de material. n2=n1−

n1 100

n2=1,45−0,0145 n2=1,435



El tipo de material que podría ser es cloruro de sodio ya que su índice de refracción es 1,43.

n1 Sen θ1=n2 Sen 90 °

Sen θ1 =

1,435 1,45

θc =arcSen

1,435 1,45

θc =81,75 °

7. Frecuencia de luz. ¿Cuál será la frecuencia de un haz de luz que tiene una longitud de onda de 1,45 x 10-7 micras? ¿Qué color podrá tener? f=

c λ

f=

3∗108 −7 −6 1,45∗10 ∗10

f =2,068∗10



21

En el color estaría entrando ya para la ultravioleta.

8. Velocidades de propagación. Indique la velocidad de propagación de la luz de dos medios diferentes cuyos índices de refracción son 1,33 y 1,75 respectivamente. ¿Qué tipo de materiales podrían ser? n1=

c v1

1,33=

3∗108 v1

v 1=2,255∗10 

Este primer medio seria el Agua por su índice de refracción 1,33. c n2 = v2

1,75=

3∗108 v2

v 2=1,714∗10



8

8

Este segundo medio seria la fibra de vidrio ya que su rango de índice de refracción va desde 1,5 – 1,9.

9. Ángulos de refracción. Para el problema anterior, indique los ángulos de refracción que habría si un rayo de luz pasa del medio 1 al medio 2 con ángulos de incidencia de 15° y 75°? ¿Qué ángulos de refracción habrían si ahora el rayo de incide primero en el medio 2 y pasa al medio 1?

10. Velocidad de propagación. Un rayo de luz entra en un medio que tiene índice de refracción 1,25. ¿Cuál es la velocidad del rayo en ese medio y en qué porcentaje decrece la velocidad de propagación? ¿El rayo podrá ser visto por el hombre? n=

c v

1,25=

3∗108 v 8

v =2,4∗10 8

8

3∗10 ∗x=100∗2,4∗10 x=80

 

Entonces decrecería de la velocidad en el vacío un 20 No sería visible para el Hombre.

.

11. Ley de snell. Mediante la aplicación de la ley de Snell y la aplicación de un triángulo de Pitágoras en el que los índices de refracción sean las componentes de mismo, compruebe que la ecuación del ángulo de aceptación de un arreglo óptico es: