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Reflexión interna total

Física

Conceptos clave

La reflexión interna total (RIT) ocurre cuando la luz no puede salir a un medio menos denso y se refleja por completo.
Solo pasa al ir de un medio de mayor índice a uno de menor índice.
Sucede si el ángulo de incidencia supera el ángulo crítico.
Es la base de la fibra óptica.

Condición para la RIT

La luz debe ir de un medio de mayor índice a uno de menor ( $n_1 > n_2$ ).
El ángulo de incidencia debe ser mayor que el ángulo crítico.
Si se cumple, no hay rayo refractado: toda la luz se refleja.

Ángulo crítico

Es el ángulo de incidencia para el que el rayo refractado saldría a 90°.
Se halla con: $\sin\theta_c = \dfrac{n_2}{n_1}$ (el índice menor arriba).
Para vidrio-aire, $\theta_c \approx 42°$ .

Qué pasa según el ángulo

Ángulo menor que el crítico: la luz se refracta (sale, con algo de reflexión).
Ángulo igual al crítico: el rayo refractado va rasante (90°).
Ángulo mayor que el crítico: reflexión interna total.

Aplicaciones

Fibra óptica: la luz rebota por RIT sin salir del núcleo.
Prismas en binoculares y periscopios.
Endoscopios médicos.

Ejemplo resuelto

Problema: halla el ángulo crítico del agua ( $n_1 = 1{,}33$ ) al aire ( $n_2 = 1{,}0$ ).
$\sin\theta_c = \dfrac{n_2}{n_1} = \dfrac{1{,}0}{1{,}33} = 0{,}752$ .
$\theta_c = \arcsin(0{,}752) \approx 48{,}8°$ .

En el examen IB

La RIT solo va de mayor a menor índice; nunca al revés.
Usa $\sin\theta_c = n_2/n_1$ (el índice menor en el numerador).
Error frecuente: aplicar la RIT al entrar a un medio más denso (es imposible).
Por encima del ángulo crítico, la luz se refleja totalmente.