Bienvenidos. En esta página pueden dejar las soluciones a sus problemas del Hecht- Capítulo 4,
con el siguiente formato:
Problema 1
Planteamiento del problema
Solución
y su respectiva firma
--Gael
Ejercicio 4.45
Un rayo láser incide en la interfaz entre el aire y algunos dieléctricos de índice n. Para valores pequeños de
muestre que , Usa esto y la ec. (4.42) para establecer que en una incidencia casi normal
- Solución:
- Tenemos los siguientes datos conocidos:
- Indice de refracción del aire es: 1
- Indice de refracción del dieléctrico es :
- Ángulo de incidencia =
- Ángulo de refracción =
- Aplicando la ley de Snell:
- Para valores pequeños de theta, tenemos las siguientes relaciones:
- La Ecuación (1) se reduce:
- De la última expresión tenemos:
- Ahora ocupando la ecuación 4.42 y considerando muy pequeñas :
- Haciendo la consideración:
- ocupando , y sustituyendo en la ultima ecuación:
- Factorizando
- Reduciendo:
- Finalmente tenemos:
- --Luis Manuel Chávez Antonio
Ejercicio 4.64
Verifique que:
.........[4.49]
para en una interfaz de vidrio crown y aire
- Solución:
Datos:
Angulo de incidencia = 30°
Indice de refracción del cristal = 1.52
Indice de refracción del aire = 1
Angulo de transmisión
Usando la ley de Snell obtenemos:
En angulo de transmisión sera:
El componente perpendicular del coeficiente de transmisión es:
Ahora, la componente perpendicular del coeficiente de reflexión es:
Al sumar los valores de y obtenemos:
Por lo tanto
- --Enrique Ortiz Martinez
Ejercicio 4.21
Trace un gráfico de θ_i con respecto a θ_t para una frontera aire-vidrio donde . Discuta la forma de la curva.
Solución:
- La ecuación de la refracción de Snell está dada por:
Error al representar (error de sintaxis): n_i sin(θ_i )=n_t sin(θ_t )
- Pero n_i=1
- Por lo tanto
Error al representar (error de sintaxis): n_i sin(θ_i )=n_t sin(θ_t )
Despejando θ_t se tiene que
Error al representar (SVG (MathML puede ser habilitado mediante un plugin de navegador): respuesta no válida («Math extension cannot connect to Restbase.») del servidor «https://en.wikipedia.org/api/rest_v1/»:): θ_t=sin^(-1)(sinθ_i /n_t )
En este caso se realizan cambios de 2 grados de diferencia, se tuvo la siguiente gráfica
Podemos observar que a pesar que al comparar los ángulos, se puede apreciar que los valores tienden a un número que en este caso es aproximadamente 42°. Esto se podría interpretar como el ángulo máximo que puede tomar el haz, en este caso, en el agua.
Los datos están en el siguiente documento.
--Fernando Valencia Hernández
Problema 4.72
Mostrar que:
Y
Solución:
La componente perpendicular de la transmitancia esta dada por:
Pero el coeficiente de amplitud de transmisión es:
Sustituyendo el valor calculado de en la Ec. , se obtiene:
De la ley de Snell
Sustituyendo el valor de de la Ec. en la Ec. , obtenemos:
Comprobando que:
Del mismo modo podemos proceder para el comportamiento paralelo de , se la siguiente manera:
El comportamiento paralelo de la transmitancia , se expresa como:
Pero sabemos que la amplitud del coeficiente de transmisión es:
Sustituyendo el valor de , en la Ec. , obtenemos:
De la Ec.
Comprobando que:
--Luis Gutiérrez Melgarejo
Problema 4.63
Prueba que para todo , primero de las condiciones de frontera y después de las ecuaciones de Fresnel.
Solucion:
Podemos notar que la continuidad de los componentes tangenciales de analizando cualquier limite en cualquier punto , el campo tangencial en el medio incidente es igual al del medio de transmisión.
Así obtenemos:
Dividimos cada término con el para obtener:
Sabemos que Amplitud del coeficiente de transmisión y también podemos notar que el cociente Amplitud del coeficiente de reflexión
Dado las dos aseveraciones anteriores podemos dar por echo entonces que:
Por lo tanto esta probado
Otro camino para la comprobación anterior es la siguiente:
Sabemos que el cociente de reflexión de amplitud es:
Y por otro lado el coeficiente de transmisión de amplitud es:
Utilizando la fórmula de suma y diferencia Bhaskara Acharya :
--Ruben Espinosa Guzmán
Ejercicio 4.68
muestra que los ángulos de polarización para la reflexión interna y externa en una interfaz dada son complementarios, es decir,
si el indice de refracción de las regiones incidente y transmitida es respectivamente y es el angulo de polarización, entonces
llamemos para la reflexion interna ....(1)
llamemos para la reflexion externa ....(2)
de las ecuaciones (1) y (2) obtenemos...
al multiplicar cruzado obtenemos:
si la suma de su angulo de polarización de la reflexión interna y el angulo de polarización externa son entonces complementarios.
el angulo de polarización de la reflexión interna y el angulo de polarización de reflexión externa son complementarios.
queda probado.
--Salvador Alejandro Morales Carranza
Ejercicio 4.51
Utilizando las ecuaciones de Fresnel, demuestre que :
$ r_{\perp} = \frac{ \cos \theta_i - \sqrt{ n_{ti}^2 - \sin^2 \theta_i }}{ \cos \theta_i + \sqrt{ n_{ti}^2 - \sin^2 \theta_i }}$
$r_{\parallel} = \frac{n_{ti}^2 \cos \theta_i - \sqrt{ n_{ti}^2 - \sin^2 \theta_i }}{ n_{ti}^2\cos \theta_i + \sqrt{ n_{ti}^2 - \sin^2 \theta_i }}$
- Solución:
Ejercicio 4.59
Utilice la ecuación 4.42 y la expansión en serie de la función seno para establecer que en una incidencia cercana a la normal podemos obtener una mejor aproximación que la del problema 4.45, que es