Práctica.Física y Química. N15. B. Refracción de la luz. 2013

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Contents

Introducción

¡Hola! le vamos a presentar un gran fenómeno llamado refracción de la luz. Este fenómeno es muy entretenido puesto que cuando un rayo incide en otro medio suele canbiar su dirección, aunque a simple vista en una piscina o en el mar no lo parezca ocurre continuamente. A continuación lo veremos más detalladamente.

Definición

Se denomina refracción luminosa al cambio que experimenta la dirección de propagación de la luz cuando atraviesa oblicuamente la superficie de separación de dos medios transparentes de distinta naturaleza. Las lentes, las máquinas fotográficas, el ojo humano y, en general, la mayor parte de los instrumentos ópticos basan su funcionamiento en este fenómeno óptico.

El fenómeno de la refracción va, en general, acompañado de una reflexión, más o menos débil, producida en la superficie que limita los dos medios transparentes. El haz, al llegar a esa superficie límite, en parte se refleja y en parte se refracta, lo cual implica que los haces reflejado y refractado tendrán menos intensidad luminosa que el rayo incidente. Dicho reparto de intensidad se produce en una proporción que depende de las características de los medios en contacto y del ángulo de incidencia respecto de la superficie límite. A pesar de esta circunstancia, es posible fijar la atención únicamente en el fenómeno de la refracción para analizar sus características.

Las leyes de la refracción

Al igual que las leyes de la reflexión, las de la refracción poseen un fundamento experimental. Junto con los conceptos de rayo incidente, normal y ángulo de incidencia, es necesario considerar ahora el rayo refractado y el ángulo de refracción o ángulo que forma la normal y el rayo refractado.

Sean 1 y 2 dos medios transparentes en contacto que son atravesados por un rayo luminoso en el sentido de 1 a 2 y e1 y e2 los ángulos de incidencia y refracción respectivamente. Las leyes que rigen el fenómeno de la refracción pueden, entonces, expresarse en la forma:

1.ª Ley. El rayo incidente, la normal y el rayo refractado se encuentran en el mismo plano.

2.ª Ley. (ley de Snell) Los senos de los ángulos de incidencia e1 y de refracción e2 son directamente proporcionales a las velocidades de propagación v1 y v2 de la luz en los respectivos medios.


Recordando que índice de refracción y velocidad son inversamente proporcionales la segunda ley de la refracción se puede escribir en función de los índices de refracción en la forma:


o en otros términos:

n1 · sen e1 = n2 · sen e2 = cte

Esto indica que el producto del seno del ángulo e por el índice de refracción del medio correspondiente es una cantidad constante y, por tanto, los valores de n y sen e para un mismo medio son inversamente proporcionales.

Debido a que la función trigonométrica seno es creciente para ángulos menores de 90º, de la última ecuación se deduce que si el índice de refracción ni del primer medio es mayor que el del segundo n2, el ángulo de refracción e2 es mayor que el de incidencia e1 y, por tanto, el rayo refractado se aleja de la normal.

Por el contrario, si el índice de refracción n1 del primer medio es menor que el del segundo n2, el ángulo de refracción e2 es menor que el de incidencia el y el rayo refractado se acerca a la normal.

Estas reglas prácticas que se deducen de la ecuación son de mucha utilidad en la representación de la marcha de los rayos, operación imprescindible en el estudio de cualquier fenómeno óptico desde la perspectiva de la óptica geométrica.

La refringencia de un medio transparente viene medida por su índice de refracción. Los medios más refringentes son aquellos en los que la luz se propaga a menor velocidad; se dice también que tienen una mayor densidad óptica. Por regla general, la refringencia de un medio va ligada a su densidad de materia, pues la luz encontrará más dificultades para propagarse cuanta mayor cantidad de materia haya de atravesar para una misma distancia. Así pues, a mayor densidad, menor velocidad y mayor índice de refracción o grado de refringencia.

Imágenes

Reflexión

Un rayo refractado es cuando el rayo de luz atraviesa un fluido como el aire o el agua, y al entrar con cierto angulo cambia de dirección y parace que en el agua el rayo está doblado justamente a partir de la superficie del agua.tambien vemos doblado un palo que entra en el agua oblicuamente.

Refracción, esquema
refracción de un lápiz
Refracción

RAYO REFLEJADO El que parte de la superficie de reflexión desde el punto donde le toca el rayo incidente.

RAYO REFLEJADO QUE VUELVE POR EL MISMO CAMINO El que, por haberse encontrado con un cuerpo opaco, retrocede.

El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en un mismo plano.

El rayo incidente define con la normal en el punto de contacto, un plano. El rayo reflejado estará en ese plano y no se irá ni hacia delante ni hacia atrás.

Rayos Reflejados

Práctica

A continuacón veremos una practica realizada por nosotros explicando el fenomeno de la luz cuando cambia de medio. Utilizaremos un vaso lleno de agua y un palillo.

Ideas relacionadas

Bibliografía

http://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/39/refraccion.htm http://www.esi.uclm.es/www/cglez/fundamentos3D/05.02.RayTracing.html