REFRACCIÓN DE LA LUZ

 

 INDICE DE REFRACCIÓN 

... Es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío, c, y la velocidad de la luz en el medio, v.

Así, para el medio 1: n1 = c / v1  y para el medio 2:  n2 = c / v2

 

Paso de medio rápido a medio lento (ej: del aire al agua): En el caso que el medio 1 sea menos denso (menor índice de refracción, luego, mayor velocidad en él), al pasar la luz a un medio más denso,con mayor índice de refracción: la velocidad de la luz disminuye y el ángulo de refracción se cerca a la normal (ángulo del rayo refractado menor que incidente).

 Paso de medio lento a rápido (al revés): el ángulo del rayo refractado con la normal es mayor.

Al pasar de un medio a otro la frecuencia de la onda no cambía, sin embargo, la velocidad de propagación y la longitud de onda, sí.

EJEMPLO RESUELTO:

El índice de refracción del agua con respecto al aire es de 1,33 y el de un vidrio con respecto al aire es de 1,54. Calcule el índice de refracción del vidrio con respecto al agua y el ángulo crítico cuando la luz pasa del vidrio al agua.

Datos:

n_agua  = 1,33

n_vidrio = 1,54

n_aire  =  1

El vidrio  es un medio ópticamente más denso que el agua, n_vidrio >  n_agua.   Cuando la luz pasa de un medio ópticamente más denso a otro medio  el ángulo de refracción, θ₂,  será mayor que el de incidencia,θ₁ (fig.1a).  

     Por lo tanto, existe cierto ángulo de incidencia para el cual el ángulo refractado se hace igual a 90°, es decir, el rayo refractado se deslizara a lo largo de la superficie de separación de los medios sin entrar en el segundo medio (fig.1b).

  El ángulo incidente  para el cual el ángulo refractado es igual a 90° se denomina ángulo crítico (θ_c) o límite. Para todos los ángulos de incidencia θ₁ > θ_c no se produce rayo refractado: la luz se refleja por completo al primer medio. Este fenómeno recibe el nombre de reflexión total.

Para los ángulos   θ₁ < θ_c  la intensidad de la luz reflejada es menor que la de la luz incidente ya que una pare del rayo incidente se refracta y pasa al agua. Cuando el ángulo

de incidencia se aproxima al ángulo crítico el rayo refractado es casi rasante y de muy poca intensidad, mientras que el rayo reflejado aumenta su intensidad. Para los ángulos de incidencia que son mayores que el ángulo crítico (θ₁> θ_c), el rayo refractado desaparece  y tiene lugar la reflexión total, o sea, la luz se refleja totalmente (fig.1c).  

 El valor del ángulo crítico se determina, sustituyendo el ángulo refractado θ₂ por su valor de 90° en la fórmula de la ley de Snell.