Luz: reflexión, refracción y ondas electromagnéticas
Castilla-La Mancha · 2023 · Junio
Enunciado
Un alumno en el laboratorio elabora la siguiente tabla al estudiar un vidrio Flint (material utilizado en óptica). En el experimento, hace incidir un haz de luz en la parte curva de un hemicilindro, que entra sin desviarse y llega a la parte plana con un cierto ángulo de incidencia, emergiendo en el aire luego con un ángulo refractado. Calcula el índice de refracción del vidrio y razona si podrá darse el fenómeno de reflexión total cuando el rayo emerge.Aˊngulo incidente (θi)12∘18∘25∘30∘senθi0,210,310,420,50Aˊngulo refractado (θr)20∘30∘42∘52∘senθr0,340,500,670,79Hemicilindro de vidrio: el haz entra por la cara curva y sale por la plana al aire
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Resultado
n=1,60sıˊ hay reflexioˊn total para θi>θL=38,7∘
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Estrategia
La única refracción ocurre en la cara plana, del vidrio (n) al aire (n=1): nsenθi=senθr. Cada fila da un valor de n, y se toma la media. Hay reflexión total cuando la luz pasa a un medio de menor índice con un ángulo mayor que el límite.
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Desarrollo
n=senθisenθr:0,210,34=1,62;0,310,50=1,61;0,420,67=1,60;0,500,79=1,58nˉ=41,62+1,61+1,60+1,58=1,60Sí puede haber reflexión total: el rayo pasa del vidrio (n=1,60) al aire (n=1), un medio de menor índice. Ocurre cuando el ángulo de incidencia en la cara plana supera el ángulo límite:senθL=1,601=0,625⟹θL=38,7∘Por encima de unos 39∘ de incidencia, la luz no saldría al aire.