Luz: reflexión, refracción y ondas electromagnéticas
Castilla-La Mancha · 2022 · Julio
Enunciado
En un experimento de óptica introducimos un haz láser por la parte circular de un vidrio con forma de medio cilindro. Cuando el haz de entrada llega a la separación entre vidrio y aire formando un ángulo de 15∘ respecto a la normal vemos 2 haces a la salida, como en el esquema. Sin embargo, si el ángulo es 55∘ solo observamos un único haz a la salida. Explica a qué se debe la diferencia y a partir de qué ángulo de incidencia cambia el comportamiento.
Datos: nvidrio=1,66; naire=1Medio cilindro de vidrio: el haz entra por la cara curva y, en la cara plana, se divide en un rayo reflejado (vuelve al vidrio) y otro refractado (sale al aire)
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Resultado
Reflexioˊn total por encima de θL=37,0∘
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia
En la cara plana, una parte de la luz se refleja y otra se refracta (ley de Snell). Como la luz pasa a un medio de menor índice, existe un ángulo límite por encima del cual no hay refracción: toda la luz se refleja.
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Desarrollo
Con 15∘ salen dos haces: uno reflejado hacia el interior del vidrio y otro refractado hacia el aire, consenθr=1,66sen15∘=0,430⟹θr=25,5∘Con 55∘, 1,66sen55∘=1,36>1: la ley de Snell no tiene solución, no hay haz refractado y toda la luz se refleja. Es la reflexión total, y solo se observa el haz reflejado.
El cambio ocurre en el ángulo límite:senθL=nvidrionaire=1,661=0,602⟹θL=37,0∘
