Ejercicio T3 · Física PAU Murcia Ordinaria 2022

T3 Leyes de la reflexión y la refracción. (1 punto)

Solución: 1. Introducción y concepto de índice de refracción: Cuando un rayo luminoso incide sobre la superficie de separación plana entre dos medios transparentes e isótropos con índices de refracción $n_1$ y $n_2$ ($n = c/v$), parte de la luz rebota en el primer medio (reflexión) y parte se transmite al segundo medio variando su dirección de propagación (refracción). 2. Leyes de la reflexión: 1. El rayo incidente, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo reflejado están contenidos en el mismo plano. 2. El ángulo de incidencia $\theta_i$ es igual al ángulo de reflexión $\theta_r$: $$\theta_i = \theta_r$$ 3. Leyes de la refracción (Ley de Snell): 1. El rayo incidente, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo refractado están contenidos en el mismo plano. 2. La relación entre los ángulos de incidencia $\theta_1$ y de refracción $\theta_2$ y los índices de refracción de los medios viene dada por la ley de Snell: $$n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2$$ - Si la luz pasa a un medio más refringente ($n_2 > n_1$), el rayo se acerca a la normal ($\theta_2 < \theta_1$). - Si pasa a un medio menos refringente ($n_2 < n_1$), el rayo se aleja de la normal ($\theta_2 > \theta_1$). 4. Ángulo límite y reflexión total: Cuando la luz viaja de un medio más denso a otro menos denso ($n_1 > n_2$), existe un ángulo de incidencia denominado ángulo límite $\theta_L$ para el cual el ángulo refractado es de $90^\circ$: $$\sin\theta_L = \frac{n_2}{n_1}$$ Para cualquier ángulo de incidencia superior al ángulo límite ($\theta_1 > \theta_L$), no existe rayo refractado y toda la energía luminosa se refleja, fenómeno conocido como reflexión total (base de la fibra óptica).