FísicaFácilCuestión · 1 pts

Luz: reflexión, refracción y ondas electromagnéticas

Castilla-La Mancha · 2013 · Reserva 1 · Opción A
Enunciado
Dos rayos de luz, indicados como 1 y 2 en la figura, inciden en la superficie en calma del agua de una piscina procedentes del fondo. Teniendo en cuenta los datos numéricos indicados en la figura, hacer un esquema del camino que seguirá cada uno de dichos rayos después de alcanzar la superficie del agua. ¿Sufre alguno de estos rayos el fenómeno de reflexión total?
Dos rayos suben por el agua (n1 = 1,33) hacia la superficie con el aire (n2 = 1): el rayo 1 forma 20 grados con la normal y el rayo 2, 60 grados
Dos rayos suben por el agua (n1 = 1,33) hacia la superficie con el aire (n2 = 1): el rayo 1 forma 20 grados con la normal y el rayo 2, 60 grados
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Resultado
  Rayo 1: se refracta con r=27,1∘Rayo 2: reflexioˊn total (60∘>θL=48,8∘)  \boxed{\;\text{Rayo 1: se refracta con } r = 27{,}1^\circ\qquad \text{Rayo 2: reflexión total } (60^\circ > \theta_L = 48{,}8^\circ)\;}
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

Se calcula el ángulo límite agua-aire, sin⁡θL=n2/n1\sin\theta_L = n_2/n_1. Si el ángulo de incidencia es menor, el rayo se refracta (Snell); si es mayor, se refleja totalmente.
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Desarrollo

sin⁡θL=11,33⟹θL=48,8∘\sin\theta_L = \frac{1}{1{,}33} \quad\Longrightarrow\quad \theta_L = 48{,}8^\circRayo 1 (20∘<θL20^\circ < \theta_L): se refracta al aire alejándose de la normal (además de una pequeña parte reflejada):1,33sin⁡20∘=sin⁡r⟹r=27,1∘1{,}33\sin 20^\circ = \sin r \quad\Longrightarrow\quad r = 27{,}1^\circRayo 2 (60∘>θL60^\circ > \theta_L): no puede refractarse (sin⁡r\sin r saldría 1,15>11{,}15 > 1). Sufre reflexión total y vuelve al agua formando 60∘60^\circ con la normal, al otro lado de ella.
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
3

Consejo

Calcula primero el ángulo límite y compáralo con cada ángulo de incidencia: decide de un vistazo qué rayos salen.
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