Opción B - 3 · Física PAU Andalucía Reserva A 2019

a) Esquemas y respuestas gráficas

Solución: Esquema del prisma: Se representa un prisma triangular sobre el que incide un haz estrecho de luz blanca. En la primera y segunda cara, debido a que el índice de refracción depende de la longitud de onda ($n(\lambda)$ mayor para longitudes de onda cortas como el violeta y menor para el rojo), las diferentes componentes espectrales sufren desviaciones distintas, saliendo separadas en un abanico continuo de colores desde el rojo (menor desviación) hasta el violeta (mayor desviación). Esquema de la lámina de caras plano-paralelas: Rayo incidente en la primera cara con ángulo $i = 35^\circ$, rayo refractado con $r \approx 22{,}5^\circ$. En la segunda cara, el ángulo de incidencia interno es $r$, y emerge en el aire con un ángulo $i' = 35^\circ$, siendo el rayo emergente paralelo al rayo incidente.

a) ¿Ocurriría dicho fenómeno si la luz blanca incide perpendicularmente sobre una lámina de vidrio de caras plano paralelas? Razone su respuesta.

Solución: No ocurre dispersión espacial observable. Al incidir perpendicularmente ($i = 0^\circ$), según la ley de Snell ($n_1 \sin 0^\circ = n_2 \sin r$) todos los colores continúan en línea recta sin desviarse ($r = 0^\circ$), y al salir a la segunda cara tampoco se desvían. Todos los rayos emergen superpuestos.

b) i) Determine el índice de refracción de la lámina de vidrio.

Solución: $1{,}5$

b) ii) Determine el ángulo de emergencia.

Solución: $35^\circ$

b) iii) Determine el tiempo que tarda el rayo en atravesar la lámina.

Solución: $1{,}62\cdot 10^{-10}$ s / $0{,}162$ ns