FísicaFácilCuestión · 1 pts

Luz: reflexión, refracción y ondas electromagnéticas

Castilla-La Mancha · 2020 · Junio
Enunciado
En una práctica de laboratorio observamos que un rayo de luz viaja desde el fondo de una cubeta llena de líquido hacia la superficie, y cuando la alcanza se refleja hacia la masa líquida con el mismo ángulo θ\theta con el que incidió sin que haya luz alguna que se transmita en el aire situado por encima (ver figura).
Rayo que sube por el líquido, llega a la superficie con un ángulo θ y se refleja entero hacia el líquido con el mismo ángulo
Rayo que sube por el líquido, llega a la superficie con un ángulo θ y se refleja entero hacia el líquido con el mismo ángulo
a) ¿Qué nombre recibe este fenómeno? ¿Cuál es su explicación?

b) Si el índice de refracción del líquido de la cubeta es 1,331{,}33, ¿a partir de qué valor del ángulo de incidencia se produce el fenómeno?
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Resultado
  Reflexioˊn total, para θ>θL=48,8∘  \boxed{\;\text{Reflexión total, para } \theta > \theta_L = 48{,}8^\circ\;}
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

Al pasar a un medio de menor índice, el rayo refractado se aleja de la normal. Cuando el ángulo de refracción llegaría a 90∘90^\circ, ya no puede haber rayo transmitido: ese ángulo de incidencia es el ángulo límite.
2

Desarrollo

a) Es la reflexión total. Según la ley de Snell, n1 sen θ1=n2 sen θ2n_1\,\text{sen}\,\theta_1 = n_2\,\text{sen}\,\theta_2; al pasar del líquido (n1=1,33n_1 = 1{,}33) al aire (n2=1n_2 = 1), θ2>θ1\theta_2 > \theta_1. Para incidencias mayores que el ángulo límite, saldría sen θ2>1\text{sen}\,\theta_2 > 1, imposible: no hay rayo refractado y toda la luz se refleja con el mismo ángulo.

b)n1 sen θL=n2 sen 90∘⟹sen θL=11,33=0,752⟹θL=48,8∘n_1\,\text{sen}\,\theta_L = n_2\,\text{sen}\,90^\circ \quad\Longrightarrow\quad \text{sen}\,\theta_L = \frac{1}{1{,}33} = 0{,}752 \quad\Longrightarrow\quad \theta_L = 48{,}8^\circ
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
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Consejo

La reflexión total solo ocurre al pasar a un medio de menor índice de refracción: del aire al agua nunca se produce.
Paso 1 de 3
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