Ejercicio 3 · Física PAU Cantabria Extraordinaria 2023

Tema: Óptica física: la luz, refracción y reflexión total · Del examen Extraordinaria (2023)

Enunciado

Ejercicio 3. [2,5 PUNTOS]

Un rayo de luz monocromática, de 550 nm550\text{ nm} de longitud de onda, se propaga por el aire e incide sobre una lámina de vidrio de caras planas y paralelas, con ángulo de incidencia θ=30∘\theta = 30^\circ respecto a la normal. El rayo atraviesa la lámina y sale nuevamente al aire.

Datos: Índice de refracción del aire: naire=1n_{\text{aire}} = 1; Índice de refracción del vidrio: nvidrio=1,5n_{\text{vidrio}} = 1{,}5.

a)

[1 PUNTO] Calcular los ángulos de refracción a la entrada y a la salida de la lámina de vidrio, dibujando un esquema de la trayectoria seguida por el rayo durante el proceso.

b)

[0,75 PUNTOS] Calcular la velocidad, longitud de onda y frecuencia de la luz en el aire y en el vidrio.

Medio

Velocidad vv

Longitud de onda λ\lambda

Frecuencia ff

Aire

Vidrio

c)

[0,75 PUNTOS] Si el rayo luminoso se dirigiera desde el vidrio hacia el aire, ¿a partir de qué ángulo de incidencia se produciría la reflexión total?

Enunciado: Ejercicio 3 · Física PAU Cantabria Extraordinaria 2023

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Ángulo de refracción a la entrada de la lámina

Solución: 19.47°

a) Ángulo de refracción a la salida de la lámina

Solución: 30°

b) Velocidad de la luz en el aire

Solución: 3⋅1083\cdot 10^8 m/s

b) Longitud de onda en el aire

Solución: 550 nm / 5,5⋅10−75{,}5\cdot 10^{-7} m

b) Frecuencia de la luz en el aire

Solución: 5,45⋅10145{,}45\cdot 10^{14} Hz

b) Velocidad de la luz en el vidrio

Solución: 2⋅1082\cdot 10^8 m/s

b) Longitud de onda en el vidrio

Solución: 366.67 nm / 3,67⋅10−73{,}67\cdot 10^{-7} m

b) Frecuencia de la luz en el vidrio

Solución: 5,45⋅10145{,}45\cdot 10^{14} Hz

c) Ángulo a partir del cual se produce la reflexión total al pasar del vidrio al aire

Solución: 41.81°

a) Esquema de la trayectoria seguida por el rayo durante el proceso

Solución: Esquema de lámina con dos superficies planas paralelas. En la cara superior, un rayo incidente forma 30° con la normal y se refracta acercándose a la normal (ángulo de refracción 19,47°). Al llegar a la cara inferior, incide a 19,47° respecto a la normal interna y se refracta alejándose de la normal a 30°, emergiendo paralelamente al rayo incidente con un desplazamiento lateral.

La explicación paso a paso, hecha con IA, es Premium. Premium

Resuélvelo aquí mismo: corrección automática, pistas y solución paso a paso.

‹ Ejercicio 7 · Ordinaria 2024 · Ejercicio 3 · Ordinaria 2023 ›

Más ejercicios de Óptica física: la luz, refracción y reflexión total