REFLEXIÓN, REFRACCIÓN Y ÁNGULO CRÍTICO
Cuando un rayo de luz incide perpendicularmente en una superficie que separa dos medios de diferentes naturalezas (aire y vidrio, por ejemplo), simplemente hay un cambio en su velocidad de propagación.
La dirección y la dirección de propagación se mantienen, como se muestra en la figura 1.
Sin embargo, si el radio cae de tal manera que el ángulo de incidencia no sea 90 grados (ni perpendicular u oblicuo) más allá del cambio en la velocidad de propagación, también tendremos un cambio en la dirección de propagación, como se muestra en la figura 2.
La relación entre el seno del ángulo del rayo de luz que incide (en relación con lo normal) o el rayo incidente y el seno del ángulo en el que el rayo de luz continúa después del desvío (rayo refractado) es un número constante y depende exclusivamente de la naturaleza del rayo. dos medios
Este valor se llama "índice de refracción". Por lo tanto, para el caso de los medios aire-agua, el índice de refracción es 1.33, mientras que para el vidrio de aire ordinario, este índice es 1.52 y para el par aire-cuarzo es 1.46.
Es importante tener en cuenta que estos índices generalmente se especifican para una frecuencia de luz dada, ya que las variaciones se producen como resultado.
Son estas variaciones las que causan que la luz blanca (mezcla de todos los colores) se descomponga en sus componentes cuando pasa a través de un prisma como vimos en la figura 2.
Supongamos ahora un experimento interesante que involucra la refracción: considere dos medios de una naturaleza diferente, como el aire y el vidrio, como se muestra en la Figura 3.
Un rayo de luz que incide en la superficie de separación entre estos dos medios se inclina más y más de lo normal (lo normal es perpendicular a la superficie de separación entre los medios).
La fuente de luz, que puede ser una lámpara pequeña o un LED, para una comprensión más fácil, se encuentra en el medio más denso, por ejemplo, dentro del vidrio.
Esta posición es importante, ya que el seno del ángulo externo (aire), que es menos denso, es mayor que el seno del ángulo interno, que es más denso.
Recuerde que las velocidades de propagación también cambian ya que, mientras que en el vacío (e incluso en el aire) se acercan a 300,000 kilómetros por segundo, en el vidrio es mucho más bajo.
A medida que aumenta el ángulo de incidencia (en el vidrio), también aumenta el ángulo de refracción (en el aire), pero a un ritmo más rápido, porque su seno es más grande y la relación entre los senos debe mantenerse.
Esta relación es constante y depende de la naturaleza de los dos materiales.
Luego hay un instante en que el ángulo de incidencia aún no ha alcanzado los 90 grados, pero el ángulo de refracción sí (radio d en la figura 4, en el ejemplo), lo que significa que la luz ya no puede "escapar" del vidrio.
Esto se llama el "ángulo crítico" como se muestra en la figura 4.
Cualquier rayo de luz que luego golpee el vidrio desde un segundo ángulo igual o mayor que este ángulo crítico ya no puede pasar al otro lado, es decir, está "pegado" al vidrio.
Los rayos que caen en ángulos mayores que el ángulo crítico se reflejan completamente en el vidrio, como se muestra en la figura 5.
En esta reflexión, el mismo comportamiento se aplica a los espejos planos: el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.
Si el medio en el que esto, en el caso tomado como ejemplo, el vidrio, tiene paredes paralelas o superficies de separación, un rayo de luz que sale de un cierto punto interno y golpea una de las "paredes" en un ángulo mayor que el crítico, si refleja un número indeterminado de veces a través de las paredes y puede transmitirse a una buena distancia.
Incluso si el material en el que se produce forma una serie de curvas (siempre que no estén demasiado cerca del punto de reducir el ángulo de incidencia a un valor inferior al crítico), la luz puede acompañar al material y transmitirse a distancia, como se muestra en la figura 6.
Ver también:
Fibras ópticas
Espectro
Ondas electromagnéticas