¿Qué es la refracción de la luz?
La refracción de la luz es cuando la onda de luz, a medida que se propaga de un medio material a otro, hace una transición, después de lo cual su dirección y velocidad cambian instantáneamente. Es un proceso relacionado con la reflexión de la luz y puede ocurrir simultáneamente.
La luz puede propagarse en medios materiales como el vacío, el agua, el aire, el diamante, el vidrio, el cuarzo, la glicerina y todo tipo de materiales transparentes o translúcidos. La luz viaja a una velocidad diferente en cada medio.
Hay refracción de la luz cuando pasa del aire al agua, por ejemplo, variando su ángulo y velocidad de movimiento.
Todos los fenómenos de refracción de la luz involucran los siguientes elementos:
- rayo incidente: rayo de luz que llega a la superficie entre ambos medios;
- haz refractado: Haz que se desvía cuando la onda de luz penetra en la superficie;
- línea normal: línea imaginaria perpendicular a la superficie, a partir del punto donde coinciden ambos rayos;
- Ángulo de incidencia: Ángulo entre el rayo incidente y la línea normal. Se expresa con el símbolo θ1;
- ángulo de refracción: es el ángulo entre el rayo refractado y la normal. Se expresa con el símbolo θdos.
refracción
La velocidad de la luz en cualquier medio viene dada por una cantidad llamada índice de refracción. El índice de refracción de estos medios materiales se determina calculando la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad del medio en cuestión. La fórmula para calcular el índice de refracción es:
Donde,
- norte es el índice de refracción del medio;
- C es la velocidad de la luz en el vacío;
- v es la velocidad de la luz en el otro medio.
Hoy en día se conocen los índices de refracción de muchos medios materiales. Algunos ejemplos son:
medio material | índice de refracción |
|---|---|
| Vacío | 1 |
| aire | 1.0002926 |
| agua | 1.3330 |
| cuarzo | 1,544 |
| vidrio ordinario | 1.45 |
| diamante | 2.43 |
leyes de la refracción
Se conocen dos leyes de refracción para explicar el comportamiento de este fenómeno.
Primera ley de la refracción
De acuerdo con la primera ley de la refracción, el rayo incidente, el rayo reflejado y la línea normal se encuentran en un plano. En consecuencia, si el fenómeno se observa desde arriba, podemos captar la continuidad entre ambos rayos.
Segunda ley de la refracción o ley de Snell
La ley de Snell, o segunda ley de la refracción, establece que esto ocurre cuando el índice de refracción de los dos medios es diferente y el rayo de luz incide en la superficie que los separa formando un ángulo.
Teniendo esto en cuenta, la ley de Snell establece la fórmula para calcular el ángulo de refracción de la luz. Se aplica a todas las ondas electromagnéticas. Toma su nombre del matemático holandés Willebrord Snell van Royen, quien lo descubrió en el siglo XVI.
La fórmula de la ley de Snell es la siguiente:
Donde,
- norte1 es el índice de refracción del medio en el que reside el rayo incidente;
- θ1 es el ángulo de incidencia del rayo;
- nortedos es el índice de refracción del medio en el que se manifiesta el rayo refractado;
- θdos es el ángulo de refracción del rayo refractado.
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Ejemplos de refracción de la luz
Algunos ejemplos comunes de refracción de la luz se pueden encontrar en los siguientes fenómenos:
cucharadita en una taza de té
Si ponemos una cucharadita en una taza de té, podemos ver que está dividida. Es un efecto de la refracción de la luz lo que crea esta ilusión óptica.
El mismo fenómeno ocurre cuando mojamos un lápiz o una pajita en agua. Se crea la ilusión de que estos están doblados debido a la refracción de la luz.
arcoíris
Un arco iris se forma por la refracción de la luz cuando pasa a través de pequeñas gotas de agua en la atmósfera. La luz se descompone al entrar en esta área, creando el efecto de color.
Ver también: arcoiris
Halos de luz solar
Es un fenómeno parecido al arcoíris que ocurre en algunos puntos de la Tierra o bajo condiciones atmosféricas muy específicas. Esto ocurre cuando las partículas de hielo se acumulan en la troposfera, refractando y rompiendo la luz, revelando un anillo de color alrededor de la fuente de luz.
Luz rota en un diamante
Los diamantes también pueden refractar la luz y descomponerla en múltiples colores.
lentes y lupas
Tanto las lupas como las lentes que utilizamos se basan en los principios de la refracción, ya que necesitan captar la luz y distorsionar la imagen para que el ojo la interprete.
rayos de sol en el mar
Podemos ver cómo la luz del sol cambia de ángulo, velocidad y dispersión al entrar en el mar a través de la superficie.
Luz a través de una vidriera
La refracción de la luz también ocurre a través de vidrios o cristales que filtran la luz y la dispersan en el ambiente.
Reflexión y refracción de la luz.
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