La llum

La llum del Sol travessa uns $150$ milions de quilòmetres d'espai pràcticament buit fins a arribar a la Terra.

1. a) Necessita la llum un medi material per propagar-se?
2. b) Com s'anomenen les ones que, com la llum, poden viatjar pel buit?
3. c) Si una estrella llunyana explotés, què percebríem des de la Terra: la seva llum, el seu estampit o totes dues coses? Justifica-ho.

La velocitat de la llum en el buit és $c = 3\cdot10^{8}\ \text{m/s}$.

1. a) Quina distància recorre la llum en un segon? Expressa-la en metres i en quilòmetres.
2. b) La circumferència de la Terra fa uns $40\,000\ \text{km}$: quantes voltes al planeta podria fer la llum en un segon?

En travessar un prisma, la llum blanca del Sol es descompon en una banda de colors com la de l'arc de Sant Martí.

1. a) Anomena els colors d'aquesta banda per ordre.
2. b) Quines radiacions invisibles hi ha més enllà del vermell i més enllà del violeta? Posa un exemple d'aplicació de cadascuna.
3. c) Viatgen la llum vermella i la llum violeta a diferent velocitat en el buit?

Una samarreta es veu vermella sota la llum blanca del Sol.

1. a) Explica què fa el teixit amb els diferents components de la llum blanca perquè la vegem vermella.
2. b) Prediu de quin color es veurà aquesta samarreta en una sala il·luminada només amb llum verda i justifica-ho.
3. c) De quin color es veurà en aquesta mateixa sala una samarreta blanca? Raona la resposta.

La llum vermella té una longitud d'ona d'uns $6\cdot10^{-7}\ \text{m}$ i les microones d'un forn, de $0,12\ \text{m}$. Totes les ones electromagnètiques viatgen en el buit a $c = 3\cdot10^{8}\ \text{m/s}$.

1. a) Calcula la freqüència de la llum vermella i la de les microones amb $c = \lambda \cdot f$.
2. b) Quina de les dues té més freqüència?
3. c) Completa la regla i justifica-la amb la fórmula: «a major longitud d'ona, $\dots$ freqüència».
4. d) Ordena aquestes radiacions de menor a major freqüència: raigs X, infraroig, llum visible i ones de ràdio.

L'any llum és la distància que recorre la llum en un any: uns $9,5\cdot10^{12}\ \text{km}$. Proxima Centauri, l'estrella més propera al Sol, està a $4,2$ anys llum.

1. a) Calcula aquesta distància en quilòmetres, amb notació científica.
2. b) Quant de temps triga la llum de Proxima Centauri a arribar fins a nosaltres?

La llum de Sírius, l'estrella més brillant del cel nocturn, triga $8,6$ anys a arribar a la Terra.

1. a) A quina distància està Sírius, expressada en anys llum?
2. b) Quan l'observes aquesta nit, veus Sírius com és ara o com era fa un temps? Explica la teva resposta.
3. c) Què volen dir els astrònoms quan afirmen que mirar lluny amb un telescopi és mirar al passat?

Calcularem quants quilòmetres és un any llum.

1. a) Quants segons té un any de $365$ dies? Expressa-ho amb notació científica.
2. b) Multiplica aquest temps per la velocitat de la llum ($c = 3\cdot10^{8}\ \text{m/s}$) i dona la distància en metres i en quilòmetres.
3. c) L'estrella Vega està a uns $25$ anys llum: calcula aquesta distància en quilòmetres.

Un raig de llanterna incideix sobre el mirall del bany formant un angle de $30^\circ$ amb la normal, la línia perpendicular al mirall. La figura mostra el raig incident sobre el mirall.

1. a) Amb quin angle surt reflectit el raig, mesurat des de la normal?
2. b) Enuncia amb les teves paraules la llei de la reflexió.
3. c) Dibuixa al teu quadern el mirall, la normal, el raig incident i el raig reflectit, i indica els angles.

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.

Un raig de llum incideix sobre un mirall pla formant un angle de $40^\circ$ amb la superfície del mirall. La figura mostra el raig incident sobre el mirall.

1. a) Quin angle forma el raig incident amb la normal?
2. b) Quin és l'angle de reflexió, mesurat des de la normal?
3. c) Dibuixa la situació al teu quadern i assenyala tots els angles.

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.

Un periscopi senzill porta dos miralls plans paral·lels, cadascun inclinat $45^\circ$ respecte a l'horitzontal, un a dalt i l'altre a baix del tub. La figura mostra el periscopi amb els seus dos miralls.

1. a) Dibuixa al teu quadern el recorregut d'un raig de llum que entra horitzontal pel mirall superior fins a arribar a l'ull, aplicant la llei de la reflexió a cada mirall.
2. b) Quin angle forma el raig amb la normal a cada mirall? Quant gira el raig en cada reflexió?
3. c) Explica per què el raig que arriba a l'ull és horitzontal i paral·lel al que ha entrat.
4. d) Cita una aplicació pràctica d'un periscopi.

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.

La llum viatja per l'aigua a uns $225\,000\ \text{km/s}$, més a poc a poc que en l'aire, on va a uns $300\,000\ \text{km/s}$. La figura representa el canvi de direcció del raig en passar de l'aire a l'aigua.

1. a) Calcula quantes vegades és més ràpida la llum a l'aire que a l'aigua, amb un decimal.
2. b) En passar de l'aire a l'aigua, el raig de llum s'acosta a la normal: relaciona aquest canvi de direcció amb el canvi de velocitat i anomena el fenomen.
3. c) Explica amb això per què una palleta en un got d'aigua sembla doblegada.

Un pescador dret a la riba veu un peix sota l'aigua.

1. a) Els raigs de llum que surten del peix passen de l'aigua a l'aire, on viatgen més ràpid: s'acosten o s'allunyen de la normal en sortir a la superfície?
2. b) El nostre cervell interpreta que la llum ha arribat en línia recta: raona per què el peix sembla estar més a prop de la superfície del que està en realitat.
3. c) Dibuixa al teu quadern els raigs i la posició aparent del peix.
4. d) Per què, per pescar amb arpó, cal apuntar per sota d'on es veu el peix?

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.

Després d'una tempesta d'estiu, amb el Sol baix a la teva esquena i la pluja al davant, apareix l'arc de Sant Martí.

1. a) Explica què li passa a la llum del Sol en entrar a cada gota de pluja, en arribar a la part posterior de la gota i en sortir-ne, anomenant els fenòmens que hi intervenen.
2. b) Cada color es refracta amb un angle lleugerament diferent: com s'anomena la separació de la llum blanca en colors?
3. c) Raona per què per veure l'arc de Sant Martí el Sol ha d'estar darrere teu i la pluja al davant.
4. d) L'arc es veu perquè només les gotes situades en un cert angle respecte a la direcció del Sol et retornen la llum: explica per què això dibuixa una corba.

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.