Ejercicio resuelto de Óptica · Física · Islas Canarias · 2024

Enuncie las leyes de la reflexión y de la refracción de la luz y realice los diagramas de rayos correspondientes.

Cuando un rayo de luz llega a la superficie que separa dos medios transparentes, una parte vuelve al primer medio, que es la luz reflejada, y otra pasa al segundo cambiando de dirección, que es la luz refractada.










Leyes de la reflexión:

i) El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a la superficie en el punto de incidencia están en el mismo plano.

ii) El ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión, medidos ambos respecto de la normal, son iguales:

$\hat\imath = \hat\imath\,'$





Leyes de la refracción, o leyes de Snell:

i) El rayo incidente, el rayo refractado y la normal a la superficie en el punto de incidencia están en el mismo plano.

ii) Los senos de los ángulos de incidencia y de refracción, medidos respecto de la normal, cumplen:

$n_1\,\text{sen}\,\hat\imath = n_2\,\text{sen}\,\hat r$

donde $n_1$ y $n_2$ son los índices de refracción de los dos medios, definidos como el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y en el medio, $n = \dfrac{c}{v}$.

De la segunda ley se deduce el comportamiento del rayo: si el segundo medio es más refringente que el primero, $n_2 > n_1$, el seno del ángulo de refracción es menor y el rayo se acerca a la normal, que es el caso dibujado. Si $n_2 < n_1$, el rayo se aleja de la normal, y por encima de un cierto ángulo de incidencia, el ángulo límite, deja de haber rayo refractado y se produce la reflexión total.

En la refracción cambian la dirección de propagación, la velocidad y la longitud de onda de la luz; la frecuencia, en cambio, no cambia, porque la impone el foco emisor.