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Refracción
Teoría
2020 · Extraordinaria · Titular
7-a
Examen
a) Un rayo de luz pasa de un medio a otro donde su longitud de onda es mayor. i) Indique cómo varían la frecuencia y la velocidad de propagación. ii) Realice un esquema indicando si el haz refractado se aleja o se acerca de la normal.
RefracciónLongitud de ondaFrecuencia
a) i) Variación de la frecuencia y la velocidad de propagación:

La frecuencia (ff) de la luz es una característica intrínseca de la fuente emisora y no cambia cuando la luz pasa de un medio a otro. Por lo tanto, la frecuencia de la luz permanece constante.La velocidad de propagación (vv) de la luz en un medio está relacionada con su longitud de onda (λ\lambda) y su frecuencia (ff) mediante la ecuación fundamental de las ondas:

v=λfv = \lambda f

Dado que la frecuencia (ff) se mantiene constante y la longitud de onda (λ\lambda) aumenta en el segundo medio, para que la ecuación v=λfv = \lambda f se cumpla, la velocidad de propagación (vv) debe aumentar. Es decir, v2>v1v_2 > v_1.

ii) Esquema indicando la refracción:

Como la velocidad de propagación de la luz aumenta al pasar al segundo medio (v2>v1v_2 > v_1), esto implica que el índice de refracción del segundo medio (n2n_2) es menor que el del primer medio (n1n_1), ya que n=c/vn = c/v.Aplicando la Ley de Snell:

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. Si n2<n1n_2 < n_1, para que la igualdad se mantenga, se debe cumplir que sinθ2>sinθ1\sin \theta_2 > \sin \theta_1. Esto implica que θ2>θ1\theta_2 > \theta_1 (asumiendo ángulos entre 00^\circ y 9090^\circ). Por lo tanto, el haz refractado se aleja de la normal.Descripción del esquema:Se dibuja una línea horizontal que representa la superficie de separación entre los dos medios. Se traza una línea perpendicular a la superficie en el punto de incidencia, que es la normal.Se dibuja un rayo incidente que forma un ángulo θ1\theta_1 con la normal en el primer medio (n1n_1). Al pasar al segundo medio (n2n_2, donde n2<n1n_2 < n_1), el rayo se refracta. El rayo refractado debe dibujarse formando un ángulo θ2\theta_2 con la normal tal que θ2>θ1\theta_2 > \theta_1. Es decir, el rayo refractado se curva "alejándose" de la normal.