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Contenido principal
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Transcripción del video

en vídeos anteriores vimos a la luz entrando o saliendo de medios más lentos por ejemplo tenemos esta superficie esta superficie y aquí abajo tenemos un medio lento con un rayo de luz que va saliendo así y este rayo de luz tiene un ángulo de incidencia voy a dibujar aquí una perpendicular tiene un ángulo de incidencia de 1 y la forma en la que pensamos en esto es haciendo un lado la forma en la que realmente funciona la luz imaginar que aquí tenemos un vehículo que pasa de un medio lento que este es el medio lento a un medio más rápido por ejemplo que pasa del lodo a una carretera asfaltada en este ejemplo la inclinación del rayo o del auto entre comillas hará que las llantas de aquí del lado izquierdo lleguen primero al asfalto y comenzarán a moverse más rápidamente por lo que harán que este auto gire hacia la derecha más o menos así de manera que el rayo cuando salga va a tener una inclinación así como se muestra aquí y este segundo ángulo voy a expandir aquí la perpendicular este segundo ángulo es teta 2 este es el ángulo de refracción y en este caso el ángulo de refracción va a ser mayor que el ángulo de incidencia cuando pasamos de un medio lento hacia un medio rápido lo que quiero que encontremos es si existe algún ángulo dependiendo de estos dos materiales en los que viaja la luz un ángulo de incidencia lo suficientemente grande que llamaremos este ángulo de incidencia más grande que llamaremos theta 3 en el que el ángulo de refracción alcance a ser de 90 grados es decir que el ángulo o el radio a ser refractados se vaya por la superficie y no salga hacia el medio rápido que el ángulo de refracción sea un ángulo recto de 90 grados y más aún si yo tuviera un ángulo de incidencia más grande que este ángulo 3 de manera que la luz ni siquiera puede viajar sobre la superficie en el que la luz va a ser reflejada de regreso al medio lento a este ángulo 3 lo llamaremos ángulo crítico o theta c pues cualquier cosa más grande a este ángulo no tendrá refracción no podrá escapar de este medio lento este rayo se va a reflejar de vuelta a este mismo medio ahora vamos a realizar esto con un ejemplo digamos y aquí tengo agua que tiene un índice de refracción y esto es agua con un índice de refracción de 1.33 y digamos que aquí arriba tengo aire aire el cual tiene un índice de refracción bastante cercano al del vacío de vídeos anteriores sabemos que el índice de refracción del aire es 1.000 29 pero en este caso por motivos de simplicidad diremos que su índice es igual a 1 ahora lo que quiero hacer para la luz que sale del agua que voy a dibujar acá la luz que sale del agua quiero encontrar un ángulo crítico vamos a dibujar la perpendicular a esta superficie que me queda un poquito chueca vamos a encontrar el ángulo crítico o theta ce en estas condiciones este ángulo crítico ocasionará que mi ángulo de refracción sea de 90 grados un ángulo recto de manera que el rayo de luz no salga hacia el aire sino se mantenga aquí en la superficie del agua es decir si tengo un ángulo de incidencia menor a este ángulo criticó que de hecho voy a escribir bien la cee porque no se nota se de crítico ángulo de incidencia menor a este el rayo de luz va a salir al aire si tengo un ángulo de incidencia mayor a este ángulo crítico el rayo de luz jamás va a salir de la superficie y va a tener una reflexión total interna de manera que se verá reflejado en este mismo medio así que veamos cómo podemos obtener este ángulo crítico de tasé usemos nuevamente la ley de snl vamos a escribir los valores que sabemos tenemos el inicio de refracción del agua que es un 1.33 por el seno del ángulo de incidencia que queremos encontrar en este caso el ángulo crítico y esto va a ser igual al índice de refracción del aire que aquí quedamos que es 1 uno por el seno del ángulo de refracción que en este caso queremos que este ángulo sea igual a 90 grados que esto sea 1 por el seno de 90 grados y cuál es el seno de 90 grados pues recordemos nuestras fórmulas trigonométricas y usemos nuestro círculo unitaria vamos a dibujar aquí estos ejes y el círculo más o menos así de manera que aquí mide 1 y aquí también mide uno tiene un radio de una unidad el pse no va a ser esta coordenada y por lo que el seno de 90 grados que son estos 90 grados va a ser igual a 1 así que esto es 1 x va a ser igual a 1 dividimos ambos lados entre 1.33 y nos va a quedar que el seno del ángulo crítico va a ser igual a 1 a este 1 entre 1.33 y si queremos generalizar esto esta parte de arriba va a ser el índice de refracción del medio más rápido este va a ser el índice de reflexión del medio rápido y el de abajo va a ser el índice de refracción del medio lento pues siempre buscaremos el seno de 90 grados para nuestro ángulo crítico y nos quedará que el ángulo crítico nuestro ángulo de interés va a ser igual a el seno inverso 1 / 1.33 sacamos nuestra calculadora y escribimos esta cantidad 1 / 1.33 a esta cantidad le vamos a sacar el seno inverso y nos queda que es 48 puntos 75 grados aproximadamente 48.8 vamos a escribir lo que este ángulo crítico es aproximadamente igual a 48 punto 8 grados lo que nos dice que si tenemos un rayo de luz que sale del agua con un ángulo mayor a estos 48.8 grados no podrá salir fuera del agua se va a reflejar en este límite si tenemos ángulos menores al 48.8 entonces la luz se va a retractar y podrá escapar del agua y cambiar un poco su dirección y si el rayo de luz tiene justamente este ángulo tendremos un ángulo de refracción de 90 grados con el que rayos irá por la superficie del agua y nos saldrá y justo esta es la forma en la que funcionan los cables de fibra óptica ustedes pueden imaginarse los cables de fibra óptica como tubos o tuberías de vidrio y los ángulos de incidencia de la luz que viaja por ellos son tales que la luz se va a mantener dentro del cable se va a reflejar aquí dentro en todo el camino de la fibra óptica espero que este vídeo les haya sido de interés