Problema resuelto de Física: Luz: reflexión, refracción y ondas electromagnéticasSelectividad (PAU) · Comunitat Valenciana 2025 · Julio (especial)

Ley de Snell. En cada superficie de separación entre dos medios:$$n_1\,\text{sen}\,\theta_1 = n_2\,\text{sen}\,\theta_2$$con los ángulos medidos desde la normal.

Del aire al aceite. Con $\theta_1 = 70^\circ$:$$\text{sen}\,\theta_{aceite} = \frac{n_{aire}\,\text{sen}\,70^\circ}{n_{aceite}} = \frac{1\cdot0{,}940}{1{,}47} = 0{,}639\quad\Longrightarrow\quad \theta_{aceite} = 39{,}7^\circ$$El aceite es más refringente que el aire: el rayo se acerca a la normal.

Del aceite al agua. Las dos caras de la capa son paralelas, así que el rayo llega a la superficie aceite-agua con el mismo ángulo con la normal, $39{,}7^\circ$:$$\text{sen}\,\theta_{agua} = \frac{n_{aceite}\,\text{sen}\,\theta_{aceite}}{n_{agua}} = \frac{1{,}47\cdot0{,}639}{1{,}33} = 0{,}707\quad\Longrightarrow\quad \theta_{agua} = 45{,}0^\circ$$El agua es menos refringente que el aceite: el rayo se aleja de la normal, aunque sigue más cerca de ella que en el aire. Fíjate en que $n_{aire}\,\text{sen}\,70^\circ = n_{aceite}\,\text{sen}\,\theta_{aceite} = n_{agua}\,\text{sen}\,\theta_{agua}$: con caras paralelas, el ángulo en el agua es el mismo que si el rayo hubiera pasado directamente del aire al agua.

Esquema. Tres franjas horizontales (aire arriba, la capa de aceite en medio y el agua abajo) separadas por dos rectas paralelas, con una normal vertical en cada punto donde el rayo las corta. El rayo baja por el aire formando $70^\circ$ con la normal; en el aceite se acerca a ella ($39{,}7^\circ$) y en el agua se abre un poco ($45{,}0^\circ$), sin llegar a la inclinación que tenía en el aire.