FísicaMedio1 pts
Luz: reflexión, refracción y ondas electromagnéticas
Castilla y León · 2021 · Junio
Enunciado
Un haz de luz, de frecuencia , incide desde el aire sobre un material de índice de refracción . Si el haz incidente forma un ángulo de con la superficie de separación entre ambos medios, determine la longitud de onda de la luz en el material y el ángulo que forman los rayos reflejado y refractado.
Datos (de la tabla de constantes del examen): .
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Resultado
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Estrategia
Al cambiar de medio la frecuencia no cambia, pero la velocidad sí (), así que . Los ángulos de la óptica se miden desde la normal: si el rayo forma con la superficie, el ángulo de incidencia es . La reflexión devuelve el mismo ángulo y la ley de Snell da el de refracción; el ángulo entre los dos rayos se obtiene sumando ángulos alrededor del punto de incidencia.
2
Desarrollo
Longitud de onda en el material. Velocidad de la luz en el material y longitud de onda (la frecuencia es la misma que en el aire):(En el aire sería ; en el material se acorta en el factor .)
Ángulos. El ángulo de incidencia, medido desde la normal, es:Por la ley de la reflexión, el rayo reflejado forma también con la normal. Por la ley de Snell, con :Los dos rayos salen hacia el mismo lado de la normal: el reflejado por encima de la superficie, a de la normal, y el refractado por debajo, a de la prolongación de la normal. Como las dos semirrectas de la normal forman , el ángulo entre los rayos es:
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)Ángulos. El ángulo de incidencia, medido desde la normal, es:Por la ley de la reflexión, el rayo reflejado forma también con la normal. Por la ley de Snell, con :Los dos rayos salen hacia el mismo lado de la normal: el reflejado por encima de la superficie, a de la normal, y el refractado por debajo, a de la prolongación de la normal. Como las dos semirrectas de la normal forman , el ángulo entre los rayos es:
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Consejo
Lee con cuidado si el ángulo se da con la superficie o con la normal: la ley de Snell usa siempre el ángulo con la normal. Un esquema con la normal dibujada evita el error.
Al pasar de medio cambian y ; la frecuencia, nunca.
Paso 1 de 3
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