Fisica Optica

Refracción de la luz.
Introducción.
La luz es radiación electromagnética cuya energía radiante es transportada en fotones a lo
largo de un campo de ondas. Todas las ondas electromagnéticas viajen con la misma velocidad c en
el vacío. Sin embargo, ¿Qué sucede cuando interactúan con el medio en que viajan?
Las variaciones de color, de dirección y de intensidad son manifestaciones que nospermiten
verificar que ocurren cambios cuando la luz pasa de un medio a otro. Estos se deben a las
interacciones de las ondas con los átomos que componen el medio, los cuales absorben y emiten
radiación y, si el material es transparente, parte de la radiación se transmite a través de él. Este
proceso de absorción y emisión lleva un tiempo y hace que la velocidad promedio sea menor en el
vacío.Esta velocidad depende del material, y se relacionan con un número llamado índice de
refracción absoluto “n” de un medio transparente. (Un medio es transparente es aquel que deja
pasar la mayor parte de la luz que incide sobre él.) Este es el cociente entre la velocidad de la luz
en el vacío y la velocidad de la luz en el medio. Por ser un cociente de velocidades no tiene
unidades.

n: índicede refracción.
C: velocidad de la luz en el vacío.
v: velocidad de la luz en el medio.
Si el índice de refracción de un medio es mayor que el otro, se dice que tiene mayor
refringencia y menor refringencia en caso contrario. Si dos medios tienen la misma refringencia,
tienen continuidad óptica. Los índices de refracción del aire y del agua son 1,003 y 1,33,
respectivamente.
Cuando la luz serefracta cambia de dirección porque se propaga con distinta velocidad en el
nuevo medio. Como la frecuencia de la vibración no varía al pasar de un medio a otro, lo que cambia
es la longitud de onda de la luz como consecuencia del cambio de velocidad. Un rayo incidente
cambia más o menos de dirección (o no cambia) según el ángulo con que incide y según la relación
de los índices de refracciónde los medios por los que se mueve.
Se llama ángulo de incidencia al formado por el rayo incidente y la normal y ángulo de
refracción al formado por el rayo refractado y la normal. La normal es una recta imaginaria
perpendicular a la superficie de separación de los dos medios en el punto de contacto del rayo.
Cuando la luz se refracta, existe una relación entre los ángulos formados por losrayos de luz en
cada medio. La ley que los relaciona es la Ley de Snell.
Generalizaciones.

1ra Ley de Refracción.
El rayo incidente, el rayo refractado y la normal a la superficie de separación
de los medios son coplanares.
2da Ley de Refracción.
Para cada par de medios y para cada luz monocromática incidente que se
refracta se cumple la ley de Snell, que puede expresarse:

Siendo n1 elíndice de refracción absoluto del medio de incidencia y
n2 el del medio de refracción:
1) Si n2˃n1 ; senˠ ˂ senα, entonces cuando un rayo de luz pasa de un
medio menos refringente a otro más refringente, se acerca a la
normal.
2) Si n2˂n1 ; senˠ˃senα o sea ˠ˃α, entonces cuando un rayo de luz
pasa de un medio refringente a otro menos refringente, se aleja de la
normal.
3) Si el ángulo deincidencia es nulo (0°), entonces el ángulo de
refracción también lo será.

Refracción de la luz y fenómenos cotidianos.
Las piscinas parecen menos profundas de lo que son en realidad porque la luz se desvía al
entrar en el agua. Por la misma razón, nuestras piernas parecen más cortas y gruesas dentro del
agua.
En el ocaso, el Sol se sigue viendo durante varios minutos aún después de haberdesaparecido. En realidad, la refringencia del aire no es exactamente igual a la del vacío (la del aire
es 1,0003 y la del vacío es 1) y el ángulo con que los rayos solares se desvían al pasar del vacío a la
atmósfera es pequeño, menos de 2°, pero considerablemente mayor que el ángulo con que se
abarca al Sol. Así, el sol parece más arriba que en la realidad.
En la atmósfera hay masas de...