Un rayo de luz incide en una superficie de una sustancia con un ángulo de 50°, si el rayo refractado tiene un ángulo de 45°, cuál es el vector del índice de refracción de esa sustancia y la velocidad de la luz en esa sustancia
Respuestas a la pregunta
Respuesta:P.1 La ley de la reflexión nos dice que si $\alpha$ es el ángulo que forma el rayo incidente con la normal (=perpendicular) al espejo, entonces el rayo reflejado forma también un ángulo $\alpha$ con la normal. Por tanto, el ángulo que forma el rayo reflejado con el incidente es de $2\alpha$.
Si ahora, sin mover el rayo el incidente, giramos el espejo un ángulo $\theta$ (y por tanto, normal al espejo también gira el mismo ángulo), entonces el ángulo de incidencia será de $\alpha+\theta$, y el ángulo de reflexión también será $\alpha+\theta$. El rayo reflejado con respecto al incidente forma un ángulo de $2\alpha+2\theta$, o lo que es lo mismo, ha aumentado en $2\theta$ con respecto al primer caso.
P.2 Es un resultado teórico que para incidencia normal (=en perpendicular) sobre una superficie que separa un medio 1 de un medio 2, la intensidad del rayo reflejado está relacionada con la intensidad del rayo incidente a través de
\begin{displaymath}
I_{\scriptscriptstyle \rm reflejada}=\left(\frac{n_1-n_2}{n_1+n_2}\right)^2
I_{\scriptscriptstyle \rm incidente} ,
\end{displaymath} (1)
(ver por ejemplo, el libro Física, 3. edición, de P. A. Tipler en la página 982), siendo respectivamente $n_1$ y $n_2$ el índice de refracción del medio 1 y del medio 2. Como recordatorio, el índice de refracción de un medio es igual a la velocidad de la luz en el vacío dividida por la velocidad de la luz en el medio.
Para nuestro caso, la fracción de energía (=de intensidad) viene dada por
\ (2)
cPor tanto, sólo se refleja un 2 por ciento de la intensidad incidente.
P.3 Del resultado teórico (1), la intensidad reflejada y la intensidad transmitida (=refractada) en un cambio de medio con incidencia normal vienen dadas, respectivamente, por el producto de la intensidad incidente $I_0$ por el factor R de reflexión o por el factor T de transmisión
(3)
Notar que estos dos factores no cambian si intercambiamos $n_1_2$, es decir, no depende de si primero está en el medio 1 y luego pasa al 2 o viceversa.
Para calcular la intensidad transmitida por una placa de vidrio, hay que considerar todas las reflexiones, y sus correspondientes factores de reflexión, que se van a producir en el interior del vidrio. En la figura se han representado las primeras de estas reflexiones; los colores y el que los rayos no sean completamente perpendiculares a las superficies del vidrio son sólo para facilitar la comprensión de la figura.
Explicación: