Reflexion y refaccion

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Reflexión y refracción

Los fenómenos de la reflexión y la refracción son de los más conocidos y característicos de las ondas.

Estos fenómenos se producen cuando la onda encuentra en su camino una separación entre dos medios diferentes.

Casos típicos tenemos en la reflexión y refracción del sonido, de ondas en la superficie del agua, etc.

La reflexión se produce cuando una ondaencuentra una separación entre dos medios y retrocede hacia el mismo medio del cual provenía.

La refracción se produce cuando una onda al encontrar una superficie de separación entre dos medios, la atraviesa y se propaga por el segundo medio.

Por lo general estos fenómenos se producen simultáneamente es decir parte de la onda se refleja y parte de la misma se refracta.

La onda que se dirigehacia la superficie de separación entre los planos se llama onda incidente, la onda que rebota hacia el mismo medio, se llama onda reflejaday la onda que atraviesa la superficie de separación de ambos medios pasando al medio 2 se llama onda refractada.

En forma experimental se comprueban las siguientes leyes que regulan estos fenómenos.

1) Las direcciones de la onda incidente, reflejada yrefractada están en un mismo plano, perpendicular a la superficie de separación y en ella se encuentra la normal.

Ángulo de incidencia ([pic]) es el formado por la dirección de propagación de la onda incidente (rayo incidente) con la normal a la superficie de separación de los medios, o lo que es lo mismo el ángulo que forma el frente de onda incidente con la superficie de separación de los medios..Ángulo de reflexión ([pic]) es el formado por la dirección de propagación de la onda reflejada (rayo reflejado) con la normal a la superficie de separación de los medios, o lo que es lo mismo el ángulo que forma el frente de onda reflejado con la superficie de separación de los medios..

Ángulo de refracción ([pic]) es el formado por la dirección de propagación de la onda refractada (rayorefractado) con la normal a la superficie de separación de los medios, o lo que es lo mismo el ángulo que forma el frente de onda refractado con la superficie de separación de los medios..

2) Los ángulos de incidencia ([pic]) y de reflexión ([pic]) son iguales.

3) El cociente entre el seno del ángulo de incidencia ([pic]) y el seno del ángulo de refracción ([pic]) es un valor constante quedepende de los medios. (Ley de Snell)

[pic]

Al valor n2-1 se le llama índice de refracción del medio 2 respecto a medio 1.

 

Justificación de características ondulatorias de las leyes de Reflexión y Refracción

Reflexión

Dado el frente de onda plano AA1 que se desplaza a una velocidad v hacia la superficie reflejante y que toca a la misma en el punto A, se pueden dibujar lasposiciones sucesivas de este frente de onda para cierto Δt.

Para ello sabemos que se comporta de acuerdo con el principio de Huygens es decir cada uno de sus puntos se comporta como un nuevo foco puntual generador de ondas secundarias.

Trazando arcos de radio v.Δt en cada punto del frente AA1 obtendremos el frente BB1 y tomando a este como nuevo frente y aplicando el mismo principio obtendremos otrofrente de onda el CC1 y así sucesivamente.

Observamos que el frente BB1 tiene una parte que choca y que se refleja (sector BB') y otro que aún no ha alcanzado la superficie reflejante (sector BB1). El sector BB' es el reflejado por la superficie.

Ahora pasaremos a analizar con mayor detalle el fenómeno, para lo cual ampliaremos un sector del dibujo que nos interesa considerar.

El dibujose obtiene trazando desde el punto B la perpendicular al frente de onda reflejado y obtendremos el punto 1 y la distancia entre los puntos B y 1 será igual a v.Δt.

Del mismo modo trazando desde C la perpendicular al frente de onda incidente obtendremos el punto 2 y la distancia entre C y 2 será también v.Δt; es decir ambas distancias [pic]y [pic] son iguales.

Si trazamos la normal al plano...
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