Reflexión y refracción final final version 6 - Iván gallegos (4)

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Reflexión y refracción
Ivan Alejandro Gallegos Martinez
José Guadalupe Espinoza Flores
María Elena Rodríguez Rodríguez
Carlos Castillo Zaragoza
Erick Eduardo Román Rodríguez
20/10/2020
ISC 3B
Introducción
Durante el transcurso de esta presentación, lograremos entender los temas de reflexión y refracción., viendo un poco su significado, sus reglas, formulas, diferencias y otros aspectos mas que nos permitirá mejor la comprensión de los temas. 
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ISC 3B
Reflexión
La reflexión ocurre cuando los rayos de luz que inciden en una superficie chocan en ella, se desvían y regresan al medio que salieron formando un ángulo igual al de la luz incidente, muy distinta a la refracción.
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ISC 3B
1a. ley: El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal, se encuentran en un mismo plano.
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2a. ley: El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
iˆ=rˆ
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Reflexión especular
Cuando el rayo de incidencia es igual al de reflexión (Ley de reflexión), se conoce como reflexión especular. Este es el caso de los espejos y de la mayoría de las superficies duras y pulidas. Al tratarse de una superficie lisa, los rayos reflejados son paralelos, es decir tienen la misma dirección.
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Ejemplo
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Reflexión difusa
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Se produce cuando las irregularidades del medio son de un orden de magnitud comparable al tamaño de la longitud de onda de la luz incidente y se proyectan varios rayos sobre este
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Diferencias entre reflexión especular y reflexión difusa
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Canal con Agua estancada
Canal de una presa hidroeléctrica con turbulencia
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1- La reflexión especular tiene proyección en superficies lisas mientras que la difusa tiene proyección en una superficie rugosas o irregulares. 
2- En la reflexión especular todos los rayos son reflejados bajo un mismo ángulo de reflexión. Caso contrario ocurre con la reflexión difusa en donde los rayos de luz se reflejan con diferentes ángulos. 
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Refracción
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La refracción de la luz es el cambio de dirección de los rayos de luz que ocurre tras pasar estos de un medio a otro en el que la luz se propaga con distinta velocidad. Se rige por dos principios o leyes de la refracción. 
Ocurre cuando esta pasa de un medio transparente con un determinado índice de refracción a otro, también transparente, con uno distinto. Que cuando la velocidad de propagación en el nuevo medio es menor, y por tanto es mayor el índice de refracción, el rayo se acerca a la normal.
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Si dividimos la velocidad de la luz en el vacío entre la que tiene en un medio transparente obtenemos un valor que llamamos índice de refracción de ese medio.
Si el índice de refracción del agua es n= 1,33, quiere decir que la luz es 1,33 veces más rápida en el vacío que en el agua.
Por lo general cuando la luz llega a la superficie de separación entre los dos medios se producen simultáneamente la reflexión y la refracción.
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	Medio material	Velocidad de la luz (km/s)
	Vacío	300000
	Aire	299910
	Agua	225564
	Etanol	220588
	Cuarzo	205479
	Vidrio crown	197368
	Vidrio flint	186335
	Diamante	123967
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ISC 3B
El fenómeno de la reflexión total permite que podamos canalizar la luz a través de pequeños tubos de diferentes sustancias que se denominan fibras ópticas. Las fibras ópticas se utilizan en muchos campos de la ciencia y de la tecnología. Por ejemplo:
En medicina permiten ver órganos internos sin intervenciones quirúrgicas complejas.
En las telecomunicaciones están alcanzando unos altos niveles de utilización ya que por una fibra del grosor de un cabello pueden transmitirse información de audio y video equivalente a 25.000 voces hablando simultáneamente.
El fenómeno de la refracción se rige por la llamada ley de la refracción o ley de Snell:
n1: índice de refracción del medio del que procede
i: ángulo de incidencia
n2: índice de refracción del medio en el que se refracta
r: ángulo de refracción
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leyes de refracción
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Primera ley
Rayo incidente, rayo reflejado, rayo refractado y la normal de la mentira del sistema en el mismo plano.
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Segunda ley
Ley de snell: el producto del índice de refracción del primer medio y el seno del Angulo de incidencia de un rayo es igual al producto del índice de refracción del segundo medio y el seno del Angulo de refracción 
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Reflexión total
¿Qué es?
La reflexión total es un fenómeno que se aprovecha para la conducción del rayo luminoso en los filamentos de vidrio o de plástico transparente que constituyen la fibra óptica (el filamento interior o núcleo de la fibra está recubierto por una sustancia de índice de refracción menor que la del revestimiento, lo que hace posible la reflexión total). 
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la tenemos en Medicina, donde se usa para fabricar instrumentos como el endoscopio, que sirve para obtener imágenes del interior del cuerpo humano, y también se emplea como sistema de transmisión en comunicaciones ópticas.
¿Dónde se usa?
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Si el rayo cambia desde el agua (n=1,33) hasta el aire (n=1) el cambio de dirección será importante:
 seni . 1´33 =  senr´. 1      seni=1/1,33 . sen r´       sen i = 0,75 sen r´
En estas condiciones el ángulo de salida puede ser mayor que el de entrada, puede llegar a valer  r´=90º
En estas condiciones podemos decir que:
Ángulo límite: El ángulo de incidencia que nos da un valor del ángulo de refracción de 90' se llama ángulo límite. 
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ángulo límite
Es el ángulo de incidencia que nos da un valor del ángulo de refracción de 90°
90°
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Pero en todo caso de que el Angulo de incidencia sobrepase los 90° se tomaría como una reflexión total 
90°
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REFLEXIÓN TOTAL INTERNA
Ejercicio explicado
26
Teoría rápida
1
1
1
2
2
2
N
N
N
n1>n2
θi
rˆ
θc
rˆ
θi
REFLEXIÓN TOTAL INTERNA
Cálculo del ángulo crítico (θc)
1
2
N
θc
90°
n1* sen(θc) = n2* sen 90°
n1* sen(θc) = n2*1
n1* sen(θc) = n2
sen(θc) = n2/n1
θc = 
Ejercicio
Una fibra óptica está compuesta por dos materiales. Los rayos se propagan en el núcleo de la fibra, con un índice nn = 1.5. Por otro lado la recubierta de dicho material posee un índice de refracción nc = 1.4. Determina el cono de aceptación de la fibra, es decir, que ángulos deben tener los rayos incidentes en la fibra para quedar atrapados en su interior.
Solución
Datos
Índice de refracción del núcleo: nn = 1.5
Índice de refracción de la cubierta: nc = 1.4
2D
Cálculos
Ángulo crítico
θc===68.9º
Ángulo de refracción
90+68.9+rˆ=180⇒rˆ= 21.1º
Ley de Snell de la refracción
n1*sen(θa)= nn *sen(rˆ) ⇒sen(θa)= *sen(rˆ)= sen(21.1°)=0.5399
Ángulo de aceptación
θa= (0.5399)= 32.67°
3D
Conclusión
La conclusión del equipo es que las leyes de la reflexión afirman que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión, y que el rayo incidente, el rayo reflejado y la normal en el punto de incidencia se encuentran en un mismo plano, pueden dar a conocer estas leyes Cuando la luz llega a la superficie de un cuerpo, esta se refleja total o parcialmente en todas direcciones. Si la superficie es lisa como un espejo, los rayos son reflejados o rechazados en una sola dirección; toda superficie que refleja los rayos de luz recibe el nombre de espejo.