Luz: reflexión, refracción y ondas electromagnéticas

(a) Cuando la luz pasa de un medio de índice $n_1$ a otro de índice $n_2$:

• El rayo incidente, la normal y el rayo refractado están en el mismo plano.
• Los ángulos con la normal cumplen

$$n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$$Si $n_2 > n_1$ el rayo se acerca a la normal, y si $n_2 < n_1$ se aleja. Se debe a que la velocidad de la luz cambia de un medio a otro ($n = c/v$).

(b) Sí: es la reflexión total. Al pasar del agua ($n = 1{,}33$) al aire ($n = 1$), el rayo se aleja de la normal. Para el ángulo límite el refractado sale a $90^\circ$:$$1{,}33\sin\theta_L = 1\cdot\sin 90^\circ \quad\Longrightarrow\quad \theta_L = \arcsin\frac{1}{1{,}33} = 48{,}8^\circ$$Si el ángulo de incidencia supera $48{,}8^\circ$, la ley de Snell exigiría $\sin\theta_2 > 1$: no hay rayo refractado y toda la luz se refleja de vuelta al agua.