La luz

La luz del Sol cruza unos $150$ millones de kilómetros de espacio prácticamente vacío hasta llegar a la Tierra.

1. a) ¿Necesita la luz un medio material para propagarse?
2. b) ¿Cómo se llaman las ondas que, como la luz, pueden viajar por el vacío?
3. c) Si una estrella lejana explotara, ¿qué percibiríamos desde la Tierra: su luz, su estampido o ambas cosas? Justifícalo.

La velocidad de la luz en el vacío es $c = 3\cdot10^{8}\ \text{m/s}$.

1. a) ¿Qué distancia recorre la luz en un segundo? Exprésala en metros y en kilómetros.
2. b) La circunferencia de la Tierra mide unos $40\,000\ \text{km}$: ¿cuántas vueltas al planeta podría dar la luz en un segundo?

Al atravesar un prisma, la luz blanca del Sol se descompone en una banda de colores como la del arcoíris.

1. a) Nombra los colores de esa banda en orden.
2. b) ¿Qué radiaciones invisibles hay más allá del rojo y más allá del violeta? Pon un ejemplo de aplicación de cada una.
3. c) ¿Viajan la luz roja y la luz violeta a distinta velocidad en el vacío?

La luz del Sol tarda unos $8\ \text{min}$ y $20\ \text{s}$ en llegar a la Tierra.

1. a) Expresa ese tiempo en segundos.
2. b) Calcula la distancia entre el Sol y la Tierra en kilómetros, usando $c = 3\cdot10^{5}\ \text{km/s}$, y exprésala con notación científica.

El año luz es la distancia que recorre la luz en un año: unos $9,5\cdot10^{12}\ \text{km}$. Próxima Centauri, la estrella más cercana al Sol, está a $4,2$ años luz.

1. a) Calcula esa distancia en kilómetros, con notación científica.
2. b) ¿Cuánto tiempo tarda la luz de Próxima Centauri en llegar hasta nosotros?

Un rayo de linterna incide sobre el espejo del baño formando un ángulo de $30^\circ$ con la normal, la línea perpendicular al espejo. La figura muestra el rayo incidente sobre el espejo.

1. a) ¿Con qué ángulo sale reflejado el rayo, medido desde la normal?
2. b) Enuncia con tus palabras la ley de la reflexión.
3. c) Dibuja en tu cuaderno el espejo, la normal, el rayo incidente y el rayo reflejado, e indica los ángulos.

Un rayo de luz incide sobre un espejo plano formando un ángulo de $40^\circ$ con la superficie del espejo. La figura muestra el rayo incidente sobre el espejo.

1. a) ¿Qué ángulo forma el rayo incidente con la normal?
2. b) ¿Cuál es el ángulo de reflexión, medido desde la normal?
3. c) Dibuja la situación en tu cuaderno y señala todos los ángulos.

La luz viaja por el agua a unos $225\,000\ \text{km/s}$, más despacio que en el aire, donde va a unos $300\,000\ \text{km/s}$. La figura representa el cambio de dirección del rayo al pasar del aire al agua.

1. a) Calcula cuántas veces es más rápida la luz en el aire que en el agua, con un decimal.
2. b) Al pasar del aire al agua, el rayo de luz se acerca a la normal: relaciona este cambio de dirección con el cambio de velocidad y nombra el fenómeno.
3. c) Explica con ello por qué una pajita en un vaso de agua parece doblada.

Vamos a calcular cuántos kilómetros es un año luz.

1. a) ¿Cuántos segundos tiene un año de $365$ días? Exprésalo con notación científica.
2. b) Multiplica ese tiempo por la velocidad de la luz ($c = 3\cdot10^{8}\ \text{m/s}$) y da la distancia en metros y en kilómetros.
3. c) La estrella Vega está a unos $25$ años luz: calcula esa distancia en kilómetros.

Betelgeuse, una estrella de la constelación de Orión, está a unos $640$ años luz y los astrónomos esperan que algún día explote como supernova.

1. a) Si mañana los telescopios observaran la explosión, ¿cuándo ocurrió en realidad? ¿Qué estaba pasando, aproximadamente, en la historia de la Tierra por entonces?
2. b) Si la explosión ocurriera de verdad hoy, ¿cuándo llegaría la noticia a la Tierra?
3. c) Explica por qué los astrónomos comparan observar objetos muy lejanos con recibir una carta escrita hace mucho tiempo.