Una luz (con una longitud de onda de 600 nm y velocidad de la luz de c = 3 × 108 m⁄s), que proviene del aire incide en glicerina con un ángulo de 30°. Después de pasar por la glicerina, entra en diamante, después pasa por cuarzo y por último sale de nuevo al aire. Calcule el ángulo de refracción al pasar el rayo en cada medio, también calcule la velocidad de la luz en cada medio y la longitud de onda en cada medio

Respuesta :

Answer:

a) angles 19.8º, 11.9º, 13.8, 20.4

b) speed 3 10⁸ m/s, 2,037 10⁸ m/s, v = 1.24 10⁸ m/s,  v = 2.06 10⁸ m/s

c)  wavelength  600 nm, 407.3 nm, 248.0 nm, 411.5 nm

Explanation:

For this exercise let's use the law of refraction

         n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂

where subscript 1 is for the middle of the incident ray and subscript 2 for the middle of the refracted ray

the refractive index is related to the speed of the lightning in the middle

          n = c / v

When the ray enters a material medium, it is absorbed and re-emitted by the atoms in the medium, the frequency remains constant, it is a resonant system, but as the speed of light changes in the medium, the wavelength must change to keep the equation

in the void

                 c = λ f

in the material medium

                   v = λ f

                  [tex]\frac{c}{\lambda_o} = \frac{c}{\lambda_n}[/tex]

                  λₙ = [tex]\frac{v}{c} \ \lambda_o[/tex]

                  λₙ = λ₀ / n

we used  these expressions to our case

1) medium incident air n₁ = 1 medium transmitted n₂ = 1.473

            sin θ₂= [tex]\frac{n_1}{n_2}[/tex] sin θ₁

            sin θ₂ = 1/1,473   sin 30

            θ₂ = sin⁻¹ 0.3394

            θ₂ = 19.8º

2) medium incident glycerin θ₁ = 19.8, medium transmitted diamond θ₂=2.419

            sin θ₂ = 1.473/2.419     sin  19.8

            θ₂ = sin⁻¹ 0.2067

            θ₂ = 11.9º

3) half incident diamond θ₁ = 11.9º, half transmitted quartz n₂ = 1.458

             sin θ₂= 2.419/1.458    sin 11.9

             θ₂ = sin⁻¹ 0.3429

             θ₂ = 13.8º

4) half incident quartz θ₁ = 13.8, medium transmitted air n₂ = 1

             sin θ₂ = 1.458/1    sin 13.8

             θ₂ = sin⁻¹ 0.3467

             θ₂ = 20,4º

b) we look for the speed of lightning in each medium

air             v = c = 3 10⁸ m / s

glycerin    v = c / n

                v = 3 108 / 1,473

                v = 2,037 10⁸ m / s

diamond  v = 3 108 / 2.419

                 v = 1.24 10⁸ m / s

quartz      v = 3 108 / 1.458

                v = 2.06 10⁸ m / s

c) the wavelength in each medium

air         λₙ = λ₀/ n

            λₙ = 600/1

            λₙ 600 nm

glycerin    

            λₙ = 600 / 1,473

            λₙ = 407.3 nm

Diamond

            λₙ = 600 / 2.419

            λₙ = 248.0 nm

quartz

            λₙ = 600 / 1.458

            λₙ = 411.5 nm