FísicaFácilCuestión · 1 pts

Luz: reflexión, refracción y ondas electromagnéticas

Castilla-La Mancha · 2018 · Junio · Opción A

Enunciado

(a) Explicar el concepto de ángulo límite en la refracción.

(b) Se lanzan tres rayos de luz desde un medio de índice de refracción

1{,}33

hacia otro medio de índice de refracción igual a 1 (aire). Los ángulos de estos tres rayos con la normal a la superficie de separación son: rayo A

\theta_A = 38^\circ

, rayo B

\theta_B = 49^\circ

y rayo C

\theta_C = 60^\circ

. ¿Cuál o cuáles de estos rayos se transmitirán del primer al segundo medio y cuál o cuáles no? Justificar.

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Resultado

\boxed{\;\theta_L = 48{,}8^\circ:\ \text{A se transmite; B y C sufren reflexión total}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Al pasar a un medio de menor índice, el rayo refractado se aleja de la normal. El ángulo de incidencia para el que el refractado saldría rasante (

90^\circ

) es el ángulo límite; por encima de él hay reflexión total.

(a) El ángulo límite

\theta_L

es el ángulo de incidencia para el que, al pasar la luz de un medio a otro de menor índice de refracción, el rayo refractado sale formando

90^\circ

con la normal. Para ángulos de incidencia mayores no hay rayo refractado: toda la luz se refleja (reflexión total). De la ley de Snell,

\text{sen}\,\theta_L = n_2/n_1

.

(b)

\text{sen}\,\theta_L = \frac{1}{1{,}33} = 0{,}752 \quad\Longrightarrow\quad \theta_L = 48{,}8^\circ

Rayo A ( $38^\circ < \theta_L$ ): se transmite al aire (se refracta con $\text{sen}\,r = 1{,}33\,\text{sen}\,38^\circ = 0{,}819$ , $r = 55^\circ$ ).
Rayo B ( $49^\circ > \theta_L$ , aunque por muy poco): no se transmite; reflexión total.
Rayo C ( $60^\circ > \theta_L$ ): no se transmite; reflexión total.