FísicaFácilCuestión · 1 pts

Luz: reflexión, refracción y ondas electromagnéticas

Castilla-La Mancha · 2022 · Junio

Enunciado

En un experimento de refracción de luz hacemos que un haz que viaja por vidrio (

n = 1{,}5

) llegue a la frontera de separación con el aire (

n = 1

) a distintos ángulos de incidencia (en grados). Copia la siguiente tabla en tu cuadernillo de examen, completa las casillas que puedas y explica por qué alguna(s) tienen que quedarse en blanco.

\begin{array}{|l|c|c|c|c|c|}\hline \theta_{\text{incidente}} & & 25 & 35 & 45 & 55 \\ \hline \theta_{\text{refractado}} & 6{,}6 & & & & \\ \hline\end{array}

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Resultado

\boxed{\;4{,}4^\circ \to 6{,}6^\circ;\quad 25^\circ \to 39{,}3^\circ;\quad 35^\circ \to 59{,}4^\circ;\quad 45^\circ \text{ y } 55^\circ:\ \text{reflexión total } (\theta_L = 41{,}8^\circ)\;}

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Estrategia

Ley de Snell del vidrio al aire:

1{,}5\,\text{sen}\,\theta_i = \text{sen}\,\theta_r

. Como el aire tiene menor índice, a partir del ángulo límite no hay rayo refractado (reflexión total) y la casilla queda en blanco.

Desarrollo

Ángulo límite:

\text{sen}\,\theta_L = \frac{1}{1{,}5} \quad\Longrightarrow\quad \theta_L = 41{,}8^\circ

Primera columna (se conoce el refractado):

\text{sen}\,\theta_i = \frac{\text{sen}\,6{,}6^\circ}{1{,}5} = 0{,}0766 \quad\Longrightarrow\quad \theta_i = 4{,}4^\circ

Resto:

$25^\circ$ : $\text{sen}\,\theta_r = 1{,}5\cdot 0{,}423 = 0{,}634 \Rightarrow \theta_r = 39{,}3^\circ$
$35^\circ$ : $\text{sen}\,\theta_r = 1{,}5\cdot 0{,}574 = 0{,}860 \Rightarrow \theta_r = 59{,}4^\circ$
$45^\circ$ y $55^\circ$ : son mayores que $\theta_L$ ; saldría $\text{sen}\,\theta_r > 1$ , imposible. Hay reflexión total: no hay haz refractado y esas casillas quedan en blanco.