Reflexión interna total: el ángulo crítico

1 · Predecir

La luz que viaja desde un medio más denso (como el vidrio) hacia uno menos denso (como el aire) puede reflejarse completamente en lugar de refractarse, si el ángulo de incidencia es lo suficientemente pronunciado. ¿Un vidrio de índice más alto tiene un ángulo crítico menor o mayor?

• Un vidrio de índice más alto tiene un ángulo crítico mayor.
• El ángulo crítico no depende del índice del vidrio.
• Un vidrio de índice más alto tiene un ángulo crítico más pequeño: la reflexión interna total se activa más fácilmente.

2 · Configurar

1. Abra el ajuste preestablecido de tir y presione Restablecer. La luz viaja del vidrio al aire (n₂ = 1.0 fijo).
2. Habilite la lectura del ángulo crítico.
3. Establezca el índice de refracción del vidrio para cada prueba y registre el ángulo crítico.

3 · Recopilar Datos

Trace el ángulo crítico θ_c (eje y) frente a 1/n₁ (eje x) para sus tres pruebas.

4 · Analizar

1. Para una prueba, calcule θ_c = asin(n₂/n₁) usando n₂ = 1.0. Compare con la tabla.
2. Explique por qué un vidrio de índice más alto (que desvía la luz con mayor fuerza) tiene un ángulo crítico MÁS PEQUEÑO: la reflexión interna total ocurre para una gama más amplia de ángulos de incidencia.

5 · Ampliar

1. Las fibras ópticas dependen de la reflexión interna total para atrapar la luz dentro de un núcleo de vidrio de alto índice, haciéndola rebotar a lo largo de la fibra casi sin pérdida. Explique por qué los fabricantes de cables de fibra óptica utilizan núcleos de vidrio de índice muy alto rodeados por un revestimiento de índice más bajo.
2. El diamante tiene un índice de refracción inusualmente alto (aproximadamente 2.42), lo que le confiere un ángulo crítico muy pequeño (aproximadamente 24°). Explique por qué esto hace que un diamante bien tallado brille intensamente: la luz que entra desde arriba tiende a reflejarse totalmente internamente varias veces antes de salir.

La física detrás de este experimento

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