Ejercicio B.4 · Física PAU Madrid Modelo 2020

Tema: Óptica · Del examen Modelo (2020)

Enunciado

B.4 (2 puntos). Un rayo de luz monocromático que se propaga por el medio 1 de índice de refracción n1=1,6n_1 = 1{,}6 con una longitud de onda 460 nm460\text{ nm}, incide sobre la superficie de separación con el medio 2 de índice de refracción n2=1,4n_2 = 1{,}4.

Dato: Velocidad de luz en el vacío, c=3⋅108 m s−1c = 3\cdot 10^8\text{ m s}^{-1}.

a)

Calcule la frecuencia y la longitud de onda de la luz cuando se propaga en el segundo medio.

b)

Tras este segundo medio, la luz llega a un tercer medio de índice de refracción n3=1,2n_3 = 1{,}2 (ver figura). Determine el menor ángulo de incidencia del rayo en la superficie de separación entre los medios 1 y 2, para que, al llegar a la superficie de separación entre los medios 2 y 3, se inicie el fenómeno de la reflexión total. Explique en qué consiste este fenómeno.

Enunciado: Ejercicio B.4 · Física PAU Madrid Modelo 2020

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Calcule la frecuencia de la luz cuando se propaga en el segundo medio.

Solución: 4,08⋅10144{,}08\cdot 10^{14} Hz / 4,08⋅10144{,}08\cdot 10^{14} s⁻¹

a) Calcule la longitud de onda de la luz cuando se propaga en el segundo medio.

Solución: 5,26⋅10−75{,}26\cdot 10^{-7} m / 526526 nm

b) Determine el menor ángulo de incidencia del rayo en la superficie de separación entre los medios 1 y 2, para que, al llegar a la superficie de separación entre los medios 2 y 3, se inicie el fenómeno de la reflexión total.

Solución: 48,59∘48{,}59^\circ

b) Explique en qué consiste este fenómeno de la reflexión total.

Solución: Cuando la luz pasa de un medio más denso a uno menos denso (n1>n2n_1 > n_2), el rayo refractado se aleja de la normal. Existe un ángulo de incidencia (ángulo límite) para el cual el ángulo de refracción es 90∘90^\circ. Para ángulos de incidencia mayores que el límite, no hay refracción y toda la luz se refleja en la superficie manteniéndose íntegramente en el primer medio.

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