Reflexión Y Refracción

Módulo 5: Reflexión y refracción

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Algunos procesos físicos importantes
Reflexión ◼ Refracción ◼ Dispersión
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Refracción y reflexión
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Cuando la luz incide sobre la superficie de separación de dos medios que poseen velocidades de luz diferentes, parte de la energía luminosa se transmite (refracción) y parte se refleja (reflexión)

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Refracción

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Refracción yreflexión
¿Pero la velocidad de la luz no era constante e igual a 300000 km/s? ◼ Nooo!!! La velocidad de la luz en un medio transparente como el aire, el agua o el vidrio, es menor que en el vacío.
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Refracción
Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. ◼ El índice de refracción, n, esun número adimensional que caracteriza a un medio transparente, y de define por: n=c/v ◼ Donde c es la velocidad de la luz en el vacío, y v la velocidad de la luz en el medio
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Refracción
Para el agua, n=1.33, mientras que para el vidrio n varía de 1.50 a 1.66, según sea el tipo de vidrio. ◼ El índice de refracción del diamante es muy elevado, 2.4. ¿Qué significa esto? ◼ El del aire es1,0003. ¿Qué significa esto? ◼ Por eso podemos suponer que la velocidad de la luz en el aire es la misma que en el vacío.
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Refracción
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La refracción sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos.

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Refracción
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La refracción se origina en el cambio de velocidad depropagación de la onda.

Ley de Snell de la refracción
Fue descubierta experimentalmente por Willebrod Snell en 1621. ◼ Y dice que los ángulos de incidencia y refracción vienen relacionados por: n1senθ1=n2senθ2
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Ejemplo
Un rayo de luz que se propaga en el aire entra en el agua con un ángulo de incidencia de 45º. Si el índice de refracción del agua es 1.33, ¿Cuál es el ángulo derefracción? ◼ Solución: θ2=32,1º
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Efectos ópticos debidos a la refracción
Los rayos de luz se desvían (refractan) cuando pasan del agua al aire, haciendo que los objetos parezcan menos profundos y más cerca del observador

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Volviendo al medio original
La luz es refractada cuando entra en el bloque, y vuelta a refractar cuando lo deja y vuelve al medio original (saliendo paralela)13

Lentes
La curvatura de la superficie de una lente produce una refracción que varía con el ángulo de curvatura.

Las lentes cóncavas hacen la imagen más pequeña

Las lentes convexas hacen la imagen más grande

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Lentes cóncavas
La superficie curvada de una lente cóncava provoca que los rayos de luz diverjan, encogiendo las imágenes

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Lentes convexas
La superficie curvadade una lente cóncava provoca que los rayos de luz converjan, amplificando las imágenes

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Ángulo crítico
El índice de refracción de un material determinado sirve también para determinar el ángulo crítico de una sustancia. ◼ Cualquier rayo incidente (θ1) que tenga un ángulo mayor al ángulo crítico de un determinado material, en lugar de refractarse, se reflejará.
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Reflexión
◼La reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial.

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Ángulo crítico
El ángulo crítico se define como aquel ángulo de incidencia para el cual, el ángulo de refracción es 90º ◼ Si hago θ2=90º en la ley de Snell, podemos ver que el ángulo crítico viene dado por:n1senθc=n2sen90º=n2—1
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Luego tenemos que senθc=n2/n1

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Ejemplo
Un vidrio determinado posee un índice de refracción n=1.50. ¿Cuál es el ángulo crítico para la reflexión total de la luz que sale de este vidrio y entra en el aire, para el cual, n=1? ◼ Solución: θc= 41,8º
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Ley de la reflexión
En una reflexion total o reflexión especular el ángulo de incidencia es igual al ángulo de...