Cuestionario Previo No. 4

González Ramírez José Antonio
21 – 06 - 2001
Bibliografía: www.lafacu.com
Óptica." Enciclopedia® Microsoft® Encarta 2001. © 1993-2000 Microsoft Corporation.
CUESTIONARIO PREVIO # 4 : REFLECIÓN Y REFRACCIÓN
1. Defina ángulo de incidencia, ángulo de reflexión y ángulo de refracción.
El ángulo de incidencia es el ángulo entre el rayo incidente y la normal a la superficie de separación en
el punto de incidencia. Las leyes de la reflexión afirman que el ángulo de incidencia es igual al ángulo
de reflexión. El ángulo de refracción es el ángulo entre el rayo refractado y la misma normal.
2. ¿Qué establece la ley de Snell? Explique detalladamente. Escriba una breve biografía de
Willebrord Snell.
Esta ley fue llamada así en honor del matemático holandés Willebrord van Roijen Snell, afirma que el
producto del índice de refracción del primer medio y el seno del ángulo de incidencia de un rayo es igual
al producto del índice de refracción del segundo medio y el seno del ángulo de refracción. El rayo
incidente, el rayo refractado y la normal a la superficie de separación de los medios en el punto de
incidencia están en un mismo plano. En general, el índice de refracción de una sustancia transparente
más densa es mayor que el de un material menos denso, es decir, la velocidad de la luz es menor en la
sustancia de mayor densidad. Por tanto, si un rayo incide de forma oblicua sobre un medio con un índice
de refracción mayor, se desviará hacia la normal, mientras que si incide sobre un medio con un índice de
refracción menor, se desviará alejándose de ella. Los rayos que inciden en la dirección de la normal son
reflejados y refractados en esa misma dirección.
Para un observador situado en un medio menos denso, como el aire, un objeto situado en un medio más
denso parece estar más cerca de la superficie de separación de lo que está en realidad. Un ejemplo
habitual es el de un objeto sumergido, observado desde encima del agua, como se muestra en la figura 3
(sólo se representan rayos oblicuos para ilustrar el fenómeno con más claridad). El rayo DB procedente
del punto D del objeto se desvía alejándose de la normal, hacia el punto A. Por ello, el objeto parece
situado en C, donde la línea ABC intersecta una línea perpendicular a la superficie del agua y que pasa
por D.
En la figura 4 se muestra la trayectoria de un rayo de luz que atraviesa varios medios con superficies de
separación paralelas. El índice de refracción del agua es más bajo que el del vidrio. Como el índice de
refracción del primer y el último medio es el mismo, el rayo emerge en dirección paralela al rayo incidente
AB, pero resulta desplazado.
3. ¿Qué significa índice de refracción? Explique por que varía para cada medio.
En óptica se suele comparar la velocidad de la luz en un medio transparente con la velocidad de la luz en
el vacío, mediante el llamado índice de refracción absoluto n del medio: se define como el cociente entre la
velocidad c de la luz en el vacío y la velocidad v de la luz en el medio, es decir:
Dado que c es siempre mayor que v, n resulta siempre mayor o igual que la unidad. Conforme se deduce
de la propia definición cuanto mayor sea el índice de refracción absoluto de una sustancia tanto más
lentamente viajará la luz por su interior.
4. Para un prisma dispersor ¿Qué significa “desviación angular”?
A la separación de los diversos componentes de un haz de luz en su espectro. La luz blanca al atravesar
un prisma o una red de difracción se dispersa en rayos de diversos colores. En el prisma el fenómeno se
debe a que ele índice de refracción es distinto para cada longitud de onda, por lo que cada uno de los
componentes sufre una desviación distinta al atravesarlo.
5. Conociendo el ángulo que existe entre los planos que intervienen en la desviación del haz de luz,
la desviación angular mínima ¿Cómo se determina el índice de refracción de un prisma?
El índice de refracción de un prisma puede calcularse midiendo el ángulo de desviación mínima y el ángulo
que forman las caras del prisma.
6. ¿En qué consiste el fenómeno de reflexión total interna?
Para ángulos de incidencias superiores al ángulo límite no hay refracción, sino sólo reflexión, y el
fenómeno se conoce como reflexión interna total. También la reflexión total puede ser explicada a partir de
la ley de Snell, Puesto que sen
2 1, la segunda ley de la refracción se podrá escribir en la forma:
o lo que es lo mismo:
pero n2/n1 es precisamente sen L y, por tanto:
sen 1 sen L, lo que supone que 2 L
o en otros términos, la ley de Snell sólo se satisface, si n2 es mayor que n1, para ángulos de incidencia el
menores o iguales al ángulo límite. Para ángulos de incidencia mayores, la refracción no es posible y se
produce la reflexión interna total.
7. Explique de forma grafica y escriba el concepto de ángulo critico.
Puesto que los rayos se alejan de la normal cuando entran en un medio menos denso, y la desviación de la
normal aumenta a medida que aumenta el ángulo de incidencia, hay un determinado ángulo de incidencia,
denominado ángulo crítico, para el que el rayo refractado forma un ángulo de 90º con la normal, por lo que
avanza justo a lo largo de la superficie de separación entre ambos medios. Si el ángulo de incidencia se
hace mayor que el ángulo crítico, los rayos de luz serán totalmente reflejados.
González Ramírez José Antonio
21 – 06 - 2001
CONCLUSIONES PRÀCTICA 3
Esta práctica fue de observación más que de medición por lo tanto es difícil concluir algo sin compararlo
con un valor real.
Sin embargo de las observaciones se puede concluir que muchas fuentes de luz, como el Sol, emiten
luz blanca. Esta luz es una mezcla de varios colores: cuando pasa por un prisma, se divide formando un
espectro. El prisma desvía (refracta) más o menos la luz de diferentes colores. La luz roja es la menos
refractada, y la violeta la más refractada, esto es, la luz violeta recorre una mayor distancia, por lo tanto
es mas rápida que la roja pues nosotros vemos los colores al mismo tiempo.
Nuestra observación del espectro de la luz blanca se produjo alrededor de los 7 o 8 grados.