Refracció de la Llum i Lents: Guia Completa d'Òptica

Refracció de la Llum: Conceptes Fonamentals

La refracció de la llum és el canvi de direcció que experimenten els raigs de llum quan travessen una superfície de separació de dos medis de densitat diferent.

Elements Clau de la Refracció de la Llum

Els elements que intervenen en la refracció de la llum són:

• Raig incident: Raig de llum que arriba a la superfície pel medi 1.
• Raig refractat: Raig de llum que ha travessat la superfície i es mou pel medi 2.
• Normal: Línia recta imaginària perpendicular a la superfície en el punt d'incidència.
• Angle d'incidència: Angle format entre el raig incident i la normal.
• Angle de refracció: Angle format pel raig refractat i la normal.

Condicions de la Refracció de la Llum

En la refracció de la llum sempre es compleixen les condicions següents:

• Quan la llum passa d'un medi menys dens (aire) a un altre de més dens (aigua), el raig refractat s'apropa a la normal.
• Quan la llum passa d'un medi més dens (aigua) a un altre de menys dens (aire), el raig refractat s'allunya de la normal.

Índex de Refracció: Definició i Càlcul

L’índex de refracció és la magnitud física que mesura la relació entre la velocitat de la llum en un medi determinat i el seu valor a l'aire o al buit. Es representa amb la lletra n i es calcula a partir de l'equació següent:

n = c/v

On n és l'índex de refracció, c és la velocitat de la llum a l'aire o al buit (aproximadament 300.000 km/s) i v és la velocitat de la llum en aquest medi.

Lleis de la Refracció: La Llei de Snell

La llei fonamental que regeix la refracció és la Llei de Snell:

n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂)

Aquesta equació relaciona els índexs de refracció (n) i els angles d'incidència i refracció (θ) dels dos medis.

Lents Òptiques: Tipus i Elements

Les lents són substàncies transparents limitades per dues superfícies, una de les quals ha de ser esfèrica. Produeixen imatges gràcies a la refracció de la llum.

Tipus de Lents Òptiques

Hi ha dos tipus principals de lents:

• Lents convergents: La part central de la lent és més ampla que els extrems. Poden ser biconvexes, planoconvexes o concavoconvexes.
• Lents divergents: Els extrems de la lent són més amples que la part central. Poden ser bicòncaves, planocòncaves o convexocòncaves.

Elements Òptics Clau d'una Lent

Els elements òptics d'una lent són els següents:

• Centre òptic: És el centre geomètric de la lent.
• Centres de curvatura: Centres de les esferes que originen la lent.
• Eix principal: Recta que passa pels centres de curvatura i pel centre òptic.
• Focus: Punt de l'eix principal on concorren tots els raigs incidents paral·lels a l'eix principal.

Formació d'Imatges amb Lents Convergents

Per obtenir imatges d'un objecte amb una lent convergent es fan servir aquests raigs principals:

• Raig paral·lel a l'eix principal: Travessa la lent i, en refractar-se, passa pel focus principal.
• Raig que passa pel centre òptic: No es desvia de direcció.