Problema de prueba
Este problema es una variante de C3-P01 — Luz a través de capas de plástico, agua y aceite — mismo prerrequisito y habilidad, con otro enunciado y otros números. Se usa para comprobar si esa ficha está realmente dominada, no para practicarla de nuevo.
Prerrequisitos
- Ley de Snell n1 sinθ1=n2 sinθ2
- El ángulo crítico θc cumple n1 sinθc=n2 (con n1>n2)
- Para ángulos mayores que el crítico hay reflexión total interna
- La polarización es una propiedad de las ondas transversales, no de las longitudinales
Luz monocromática entra por el extremo de una varilla de vidrio y llega hasta una capa de aceite en la que está parcialmente sumergida. Los índices de refracción de los materiales son: Vidrio: n = 1,52 · Aceite: n = 1,43 · Aire: n = 1,00 · La luz se refracta a un ángulo de 28° (respecto a la normal) al entrar en la varilla de vidrio desde el aire.
a
Calcule el ángulo de incidencia en la interfase aire-vidrio.
[2]
b
Calcule el ángulo crítico para la interfase vidrio-aceite.
[2]
c
Resuma qué se entiende por polarización.
[1]
d
Explique cómo puede comprobarse experimentalmente si un haz de luz está polarizado.
[2]
Pistas progresivas
- 1General — recuerde que los ángulos en la ley de Snell SIEMPRE se miden desde la normal a la superficie, nunca desde la propia superficie.
- 2Apartado a) — aplique la ley de Snell en la interfase aire-vidrio: n_aire·sinθi = n_vidrio·sin28°.
- 3Apartado a), despeje — sinθi = (1,52 × sin28°) / 1,00.
- 4Apartado a), cifras — sinθi ≈ 0,714 → θi ≈ 46°.
- 5Apartado b) — el ángulo crítico se da SIEMPRE al pasar de un medio MÁS denso ópticamente (mayor n) a uno MENOS denso (menor n). Aquí, la luz va del vidrio (n=1,52) al aceite (n=1,43), así que sí puede haber ángulo crítico.
- 6Apartado b), plantee — en el ángulo crítico, el rayo refractado sale a 90° de la normal: n_vidrio·sinθc = n_aceite·sin90° = n_aceite (ya que sin90°=1).
- 7Apartado b), cifras — sinθc = 1,43/1,52 ≈ 0,941 → θc ≈ 70°.
- 8Apartado c) — piense en la dirección de vibración de una onda electromagnética (luz) transversal, y en qué significa restringir esa dirección a un único plano.
- 9Apartado d) — piense en un filtro polarizador: ¿qué pasa con la intensidad de la luz transmitida si gira el filtro, según si la luz de entrada está polarizada o no?
Refuerzo
Vídeo —
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Apartado a) —
n_aire sinθi = n_vidrio sin28° → sinθi = 1,52 × sin28° / 1,00 ≈ 0,714 → θi ≈ 46°.
Apartado b) —
En el ángulo crítico: n_vidrio sinθc = n_aceite → sinθc = 1,43/1,52 ≈ 0,941 → θc ≈ 70°.
Apartado c) —
La polarización es la restricción del plano de vibración de una onda transversal a una única dirección perpendicular a la de propagación.
Apartado d) —
Se hace pasar la luz a través de un filtro polarizador y se gira el filtro observando la intensidad transmitida: si varía (llegando casi a anularse en algún ángulo), la luz original estaba polarizada; si la intensidad permanece prácticamente constante al girar, la luz no estaba polarizada.