Angulo Limite Y Angulo Critico

Introducción.-

a) Define el concepto de ángulo límite y determina su expresión para el caso de dos medios de índices de refracción n1 y n2 si n1>n2

b) Sabiendo que el ángulo límite definido entre un medio material y el aire es de 60º, determina la velocidad de la luz en dicho medio.

Solución:

a) Se define ángulo crítico o ángulo límite el ángulo a partir del cual no existe refracción y toda la luz incidente es reflejada al mismo medio del que procede. Solo puede producirse reflexión total si el índice del medio en el que nos encontramos es superior al índice del medio al que vamos.

Que no haya haz de luz refractado implica que el ángulo de refracción es ≥90º, luego el límite estará cuando el ángulo sea 90º.

Atendiendo a la ley de Snell: n1. sen i = n2.sen t

t=90º; n1.sen iL = n2; iL = arcsen (n2/n1)

b) Para calcular la velocidad de la luz en el 2º medio, debemos obtener su índice de refracción n2, puesto que n2=c/v2. Con la expresión obtenida en el apartado anterior:

iL = arcsen (n2/n1);60 = arcsen (n2/1); n2 =1,16

n2=c/v2; v2=2,58.108 m/s .

Angulo crítico.-

Angulo límite: Un rayo de luz propagándose en un medio con índice de refracción incidiendo con un ángulo sobre una superficie sobre un medio de índice con puede reflejarse totalmente en el interior del medio de mayor índice de refracción. Este fenómeno se conoce como reflexión interna total o ángulo límite y se produce para ángulos de incidencia mayores que un valor crítico.

ÁNGULO CRÍTICO - imagen debido a la reflexión total interna

Siempre que una superficie refleja la luz, se comporta como un espejo y por lo tanto forma una imagen, en la siguiente figura se ve una imagen de la tortuga en la superficie del agua tal como si ésta fuera un espejo plano. El fenómeno que se está dando en este caso se llama reflexión total interna.

Cuando un haz de luz pasa de un medio a otro con índice de refracción menor, el ángulo de refracción es mayor que el ángulo de incidencia, pero como máximo puede llegar a valer 90º, a partir de ese valor la luz se refleja dentro del primer medio. La siguiente figura ilustra la situación.

La siguiente fotografía nos recuerda el experimento realizado en el aula, donde se ve la reflexión total interna de un láser rojo en un tubo con agua turbia.

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