Ejercicio resuelto de Óptica · Física · Región de Murcia · 2022

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

$\mathbf{\text{T3.}}\mathbf{\text{Leyes}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{reflexi}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{refracci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}$

Cuando un rayo de luz incide sobre la superficie que separa dos medios, una parte de la luz vuelve al primer medio, se refleja, y otra parte penetra en el segundo cambiando de dirección, se refracta. Se definen así el rayo incidente, el reflejado y el refractado, y la normal a la superficie en el punto de incidencia, respecto de la cual se miden todos los ángulos.










Las leyes de la reflexión establecen que el rayo incidente, el reflejado y la normal están en un mismo plano, llamado plano de incidencia, y que el ángulo de incidencia es igual al de reflexión:

$\widehat{\mathrm{ı}}=\widehat{r}$





Para la refracción hay que introducir el índice de refracción de cada medio, definido como el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y en ese medio:

$n={\displaystyle \frac{c}{v}}\ge 1$

Las leyes de la refracción establecen que el rayo incidente, el refractado y la normal están también en el plano de incidencia, y que se cumple la ley de Snell:

$n_1\text{sen}\widehat{\mathrm{ı}}=n_2\text{sen}\widehat{t}$

De ella se deduce el sentido del desvío. Si el segundo medio es más refringente, el rayo refractado se acerca a la normal; si es menos refringente, se aleja de ella.

En este último caso existe un ángulo límite para el cual el rayo refractado sale rasante. Aplicando la ley de Snell con $\widehat{t}={90}^{\circ }$:

$\text{sen}{\widehat{\mathrm{ı}}}_L={\displaystyle \frac{n_2}{n_1}}$

Para ángulos de incidencia mayores que el límite no hay rayo refractado y toda la luz vuelve al primer medio: es la reflexión total interna, en la que se basan las fibras ópticas.