AndalucíaAndalucía
MadridMadrid
CataluñaCataluña
GaliciaGalicia
MurciaMurcia
ValenciaValencia
En construcciónAñadimos comunidades, materias, años y soluciones de forma progresiva y constante.
Reflexión y refracción
Teoría
2022 · Ordinaria · Reserva
C2-a
Examen
a) Razone la veracidad de las siguientes afirmaciones: i) Si un rayo de luz pasa de un medio 1 a un medio 2 tal que λ1<λ2\lambda_1 < \lambda_2, el ángulo de incidencia es mayor que el refractado. ii) Si un rayo de luz pasa de un medio 1 a un medio 2 menos refringente puede ocurrir reflexión total.
ÓpticaRefracciónReflexión total
a) Razone la veracidad de las siguientes afirmaciones:

i) Si un rayo de luz pasa de un medio 1 a un medio 2 tal que λ1<λ2\lambda_1 < \lambda_2, el ángulo de incidencia es mayor que el refractado.La afirmación es FALSA\ce{FALSA}.Cuando la luz pasa de un medio a otro, su frecuencia (ff) se mantiene constante. La velocidad de la luz en un medio (vv) se relaciona con su longitud de onda (λ\lambda) y frecuencia por v=λfv = \lambda f. Además, la velocidad de la luz en un medio se relaciona con el índice de refracción (nn) por v=c/nv = c/n, donde cc es la velocidad de la luz en el vacío. Combinando estas relaciones, obtenemos:

n=cλfn = \frac{c}{\lambda f}

Si λ1<λ2\lambda_1 < \lambda_2 (y cc y ff son constantes), esto implica que el índice de refracción del primer medio es mayor que el del segundo: n1>n2n_1 > n_2. Esto significa que la luz pasa de un medio más refringente a uno menos refringente.Aplicando la Ley de Snell para la refracción:

n1sinθ1=n2sinθ2n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2

Donde θ1\theta_1 es el ángulo de incidencia y θ2\theta_2 es el ángulo de refracción. Como n1>n2n_1 > n_2, para que la igualdad se cumpla, es necesario que sinθ1<sinθ2\sin \theta_1 < \sin \theta_2. Dado que los ángulos de incidencia y refracción están entre 00^\circ y 9090^\circ, donde la función seno es creciente, esto implica que θ1<θ2\theta_1 < \theta_2.Por lo tanto, el ángulo de incidencia es menor que el ángulo refractado, lo que contradice la afirmación.ii) Si un rayo de luz pasa de un medio 1 a un medio 2 menos refringente puede ocurrir reflexión total.La afirmación es VERDADERA\ce{VERDADERA}.Para que ocurra el fenómeno de la reflexión total interna, se deben cumplir dos condiciones:

1. La luz debe viajar de un medio más refringente a uno menos refringente. Esto significa que el índice de refracción del primer medio (n1n_1) debe ser mayor que el del segundo medio (n2n_2), es decir, n1>n2n_1 > n_2. La afirmación establece precisamente que el medio 2 es menos refringente que el medio 1, cumpliendo esta primera condición.2. El ángulo de incidencia (θ1\theta_1) debe ser mayor que el ángulo crítico (θc\theta_c). El ángulo crítico se define como el ángulo de incidencia para el cual el ángulo de refracción es 9090^\circ. Se calcula utilizando la Ley de Snell:
n1sinθc=n2sin90    sinθc=n2n1n_1 \sin \theta_c = n_2 \sin 90^\circ \implies \sin \theta_c = \frac{n_2}{n_1}

Dado que n2<n1n_2 < n_1, el valor de sinθc\sin \theta_c es menor que 1, lo que garantiza la existencia de un ángulo crítico real.Si se cumplen ambas condiciones (paso de medio más refringente a menos refringente y ángulo de incidencia mayor que el crítico), toda la luz incidente se refleja internamente, sin que haya refracción. Por lo tanto, puede ocurrir reflexión total.