Problema 3 · Física PAU Valencia Extraordinaria 2024

PROBLEMA 3 - Vibraciones y ondas

El agua contenida en un depósito está separada del aire por una placa plana horizontal de vidrio, de espesor $e = 10\text{ cm}$, estando su cara inferior en contacto con el agua. Un rayo de luz monocromática de frecuencia $f = 3\cdot 10^{14}\text{ Hz}$, procedente de una lámpara situada en el interior del depósito, incide sobre el vidrio con un ángulo $\theta = 45^\circ$ respecto de la normal a la superficie de la placa. Calcula razonadamente:

a)

El ángulo de refracción entre el agua y el vidrio y el ángulo de refracción entre el vidrio y el aire. Representa los rayos en los tres medios. (1 punto)

°

°

b)

El ángulo de incidencia máximo de entrada del rayo desde el agua a la placa de vidrio, $\theta_m$, para que salga de ésta al aire, así como el tiempo que tarda el rayo en propagarse a través del vidrio cuando incide con este ángulo $\theta_m$. Calcula también la longitud de onda del rayo en el interior de la placa de vidrio. (1 punto)

°

Datos

$n_{\text{agua}} = 1{,}33$; $n_{\text{vidrio}} = 1{,}62$; $n_{\text{aire}} = 1{,}00$; velocidad de la luz en el aire, $c = 3\cdot 10^8\text{ m/s}$