Problema resuelto de Física: Luz: reflexión, refracción y ondas electromagnéticasSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2022 · Julio

Ángulo de incidencia del rayo A. La normal a la superficie es vertical. El rayo A recorre $5\,\text{cm}$ en vertical y $3\,\text{cm}$ en horizontal:$$\tan\theta_A = \frac{3}{5}\quad\Longrightarrow\quad \theta_A = 30{,}96^\circ$$Ley de Snell para el rayo A. Pasa del agua salada ($n$) al aire ($n_{\text{aire}}$) con un ángulo de refracción $\theta_r = 44^\circ$:$$n\,\sin\theta_A = n_{\text{aire}}\,\sin\theta_r\quad\Longrightarrow\quad n = \frac{n_{\text{aire}}\,\sin\theta_r}{\sin\theta_A} = \frac{1{,}00\cdot\sin 44^\circ}{\sin 30{,}96^\circ} = \frac{0{,}6947}{0{,}5145} = 1{,}35$$Ángulo de incidencia del rayo B. Recorre $5\,\text{cm}$ en vertical y $6\,\text{cm}$ en horizontal:$$\tan\theta_B = \frac{6}{5}\quad\Longrightarrow\quad \theta_B = 50{,}19^\circ$$Ángulo límite. Es el ángulo de incidencia para el que el refractado sale rasante ($90^\circ$). Solo existe al pasar a un medio de menor índice, como aquí:$$n\,\sin\theta_L = n_{\text{aire}}\,\sin 90^\circ\quad\Longrightarrow\quad \sin\theta_L = \frac{n_{\text{aire}}}{n} = \frac{1{,}00}{1{,}35} = 0{,}741\quad\Longrightarrow\quad \theta_L = 47{,}8^\circ$$Por qué B no se refracta. El rayo B incide con $\theta_B = 50{,}2^\circ > \theta_L = 47{,}8^\circ$. Para ese ángulo la ley de Snell pediría $\sin\theta_r = n\sin\theta_B = 1{,}04 > 1$, que es imposible: no hay rayo refractado. Toda la luz se refleja de vuelta al agua (reflexión total).