4. Un rayo luminoso incide sobre el vidrio de una ventana de índice de refracción 1,4.
(a) Determine el ángulo de refracción en el interior del vidrio y el ángulo con el que emerge, una
vez que lo atraviesa, para un ángulo de incidencia de 20o.
(b) Sabiendo que el vidrio tiene un espesor de 8 mm, determine la distancia recorrida por la luz
en su interior y el tiempo que tarda en atravesarlo.
c = 3·108 m s-1 ; naire =1
Prueba de Selectividad, Andalucia, Reserva A 2015-2016, FISICA
Respuestas a la pregunta
a) Determine el ángulo de refracción en el interior del vidrio y el ángulo con el que emerge, una vez que lo atraviesa, para un ángulo de incidencia de 20º.
Para resolver este problema se aplica la ley de Snell, la cual es:
Naire*Sen(θ1) = Nvidrio*Sen(θ2)
Dónde:
N es el índice de refracción.
θ es el ángulo de incidencia.
Para un ángulo de incidencia de 20º, Naire = 1 y Nvidrio = 1,4 se tiene que el ángulo de refracción es:
1*Sen(20º) = 1,4*Sen(θref)
θref = ArcSen(Sen(20º)/1,4) = 14,14º
El ángulo de refracción es de 14,14º.
Para obtener el ángulo con el que emerge se aplica nuevamente la ley de Snell:
1*Sen(θem) = 1,4*Sen(14,14°)
Despejando:
θem = 20°
El ángulo emergente es 20°.
b) Sabiendo que el vidrio tiene un espesor de 8 mm, determine la distancia recorrida por la luz en su interior y el tiempo que tarda en atravesarlo.
Para resolver este problema se debe aplicar la siguiente ecuación para la distancia recorrida por la luz:
D = espesor/Cos(θref)
Sustituyendo los valores se tiene que:
D = 8/Cos(14,14º)
D = 8,25 mm
La distancia recorrida por la luz es de 8,25 mm.
Para determinar el tiempo que tardó la luz en recorrer el vidrio se calcula la velocidad de la luz en el medio, con la siguiente ecuación:
Nvidrio = c/V
V = c/Nvidrio = 3*10^8/1,4 = 2,143*10^8 m/s
Con la velocidad de la luz en el vidrio, se calcula el tiempo aplicando la siguiente ecuación:
t = D/V
t = 8,25*10^-3 / 2,143*10^8
t = 3,85*10^-11 s
El tiempo que tarda la luz en recorrer el vidrio es de 3,85*10^-11 segundos.
PRUEBA DE SELECTIVIDAD ANDALUCIA CONVOCATORIA RESERVA A 2015-2016 FÍSICA.