FísicaFácilCuestión · 1 pts

Luz: reflexión, refracción y ondas electromagnéticas

Castilla-La Mancha · 2020 · Septiembre
Enunciado
Se hacen pasar haces luminosos con distintos ángulos de incidencia a través de una lámina de metacrilato cuyo índice de refracción queremos medir. Los ángulos de incidencia ii y los ángulos de refracción rr están dados en la tabla (todos los valores en grados).
Rayo que llega desde el aire con ángulo i y se refracta en la lámina con ángulo r, más cerca de la normal
Rayo que llega desde el aire con ángulo i y se refracta en la lámina con ángulo r, más cerca de la normal
i (∘)r (∘)5,53,515,010,024,517,040,025,5\begin{array}{|c|c|}\hline i\ (^\circ) & r\ (^\circ) \\ \hline 5{,}5 & 3{,}5 \\ \hline 15{,}0 & 10{,}0 \\ \hline 24{,}5 & 17{,}0 \\ \hline 40{,}0 & 25{,}5 \\ \hline\end{array}a) Enunciar y explicar brevemente la ley de Snell.

b) Calcular el índice de refracción de la lámina de metacrilato a partir de los datos de la tabla.
Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido
Resultado
  nmetacrilato=1,49  \boxed{\;n_{\text{metacrilato}} = 1{,}49\;}
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

La ley de Snell relaciona los ángulos con los índices de los dos medios. Desde el aire (n=1n = 1): sen i=n sen r\text{sen}\,i = n\,\text{sen}\,r, de modo que cada fila da un valor de nn; se toma la media.
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Desarrollo

a) Ley de Snell: cuando la luz pasa de un medio de índice n1n_1 a otro de índice n2n_2, el rayo refractado está en el mismo plano que el incidente y la normal, y los ángulos (medidos desde la normal) cumplenn1 sen θ1=n2 sen θ2n_1\,\text{sen}\,\theta_1 = n_2\,\text{sen}\,\theta_2Se debe a que la luz cambia de velocidad (v=c/nv = c/n): al entrar en un medio de mayor índice se frena y el rayo se acerca a la normal.

b) n=sen i/sen rn = \text{sen}\,i/\text{sen}\,r para cada medida:sen 5,5∘sen 3,5∘=1,57;sen 15∘sen 10∘=1,49;sen 24,5∘sen 17∘=1,42;sen 40∘sen 25,5∘=1,49\frac{\text{sen}\,5{,}5^\circ}{\text{sen}\,3{,}5^\circ} = 1{,}57;\quad \frac{\text{sen}\,15^\circ}{\text{sen}\,10^\circ} = 1{,}49;\quad \frac{\text{sen}\,24{,}5^\circ}{\text{sen}\,17^\circ} = 1{,}42;\quad \frac{\text{sen}\,40^\circ}{\text{sen}\,25{,}5^\circ} = 1{,}49nˉ=1,57+1,49+1,42+1,494=1,49\bar n = \frac{1{,}57 + 1{,}49 + 1{,}42 + 1{,}49}{4} = 1{,}49(La primera medida, con ángulos tan pequeños, es la menos precisa: un error de medio grado cambia mucho el cociente.)
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

Calcula nn con cada fila y haz la media; si algún valor se aleja mucho, comenta por qué (aquí, los ángulos pequeños amplifican el error de medida).
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