Question

Un rayo de luz que viene del sol atraviesa la atmósfera y pasa de un medio con índice de refracción menor (el vacio) a
otro de índice de refracción mayor (la atmósfera). De acuerdo con esto, las figuras que mejor representan las
posiciones real y aparente del sol para un observador en la tierra son (nota: los efectos han sido magnificados por
claridad)
A. III y IV. B. I y III. C. II y III. D. II y IV.

Answer 1

Las imágenes que mejor describen la posición real y aparente del Sol a causa de la refracción que la atmósfera ejerce son las 2 y 3. Es decir, la respuesta C.

Explicación:

De acuerdo a la ley de Snell:

$n_1.sen(\theta_1)=n_2.sen(\theta_2)$

Donde n1, y n2 son los índices de refracción de los medios que forman la interfaz bajo estudio, y los ángulos se toman respecto de la recta normal a la interface entre los dos medios. Tenemos que si la propagación es de un medio de menor índice de refracción hacia otro de mayor índice de refracción:

$n_2>n_1\\n_1.sen(\theta_1)=n_2.sen(\theta_2)\\\\sen(\theta_2)=\frac{n_1}{n_2}sen(\theta_1)\\\\\theta_2<\theta_1$

El ángulo con que el rayo se transmite será menor respecto a la normal a la interfaz bajo estudio. Lo que dan las imágenes 2 y 3 como correctas.

En cuanto a la imagen 1, la refracción existirá siempre por mínima que sea, por lo que es incorrecta.

En cuanto a la imagen 4, existe un límite a partir del cual el rayo incidente será totalmente reflejado que es el ángulo crítico de incidencia. Si el ángulo de incidencia es menor que este ángulo crítico sería correcta.