Fundamentos de Reflexión y Refracción: Leyes y Aplicaciones Físicas
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1. Definición de reflexión y refracción
Cuando una onda incide sobre la superficie de separación de dos medios transparentes de distinta naturaleza (por ejemplo, la superficie de un medio acuoso cuando la onda se transporta por el aire), una parte de la onda continúa propagándose por el mismo medio pero con diferente dirección (se refleja) y otra parte se transmite al otro medio (se refracta).
Por lo tanto, se define como reflexión el fenómeno por el cual, cuando una onda se encuentra con la superficie que separa dos medios distintos, choca con esta y retrocede avanzando por el medio original.
Se define como refracción el fenómeno por el cual, cuando una onda se encuentra con la superficie que separa dos medios distintos, la atraviesa y avanza por el nuevo medio. Al atravesar la superficie de separación entre ambos medios, la frecuencia (f) de la onda permanece constante, mientras que su longitud de onda (λ) y su velocidad de propagación (v) varían.
2. Leyes de reflexión y refracción: índice de refracción y la ley de Snell
Se define el índice de refracción de un medio (n) como la razón entre la velocidad de la luz en el vacío (c) y la velocidad (v) de propagación en ese medio:
n = c / v
Las leyes de la reflexión y la refracción establecen que:
- Los rayos incidente, reflejado y refractado están en un mismo plano, que es perpendicular a la superficie.
- El ángulo de incidencia (θi) y el ángulo de reflexión (θr) son iguales.
- El ángulo de incidencia y el ángulo de refracción (θt) están relacionados por la ley de Snell.
3. Reflexión total y ángulo límite
Cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro con menor índice de refracción, se refracta alejándose de la normal. Al incidir con un ángulo mayor, el ángulo de refracción también se hace más grande. Para un cierto ángulo de incidencia, llamado ángulo límite, el ángulo de refracción vale 90°.
Para ángulos de incidencia mayores, la luz se refleja totalmente. Es el fenómeno de la reflexión total.