refraccion

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda.
Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en unvaso con agua: el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando laluz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total. Aunque el fenómeno de la refracción se observa frecuentemente en ondas electromagnéticas como la luz, el concepto es aplicable acualquier tipo de onda.

Refracción de ondas
Las ondas tienen muchas propiedades realmente sorprendentes si nos detenemos a pensarlo. Una de ellas tiene que ver con los índices de refracción, algo que seguramente todo el mundo ha oído mencionar alguna vez, aunque fuera en la  ESO.
Hagamos un resumen rápido:
¿Qué significan los índices de refracción?
Los índices de refracción estánrelacionados con la velocidad a la que una onda se mueve en un medio. no con su movimiento oscilatorio, sino con su movimiento de avance (“velocidad de propagación”).
En concreto la relación de los índices de índices de refracción de dos materiales es inversamente proporcional a la relación de índices de refracción entre ambos medios. Veámoslo en un ejemplo: si un material (1) tiene un índice de refraccióncon valor 1,5 y otro material (2) tiene un índice de refracción de 3.  Esto significa que la onda va el doble de rápido en el material (1) que en el material (2), pues su índice de refracción es la mitad.
¿Qué ocurre cuando la onda pasa de un material a otro, que tiene diferente índice de refracción?
Al pasar de un material a otro con diferentes índices de refracción, la velocidad de la ondavaría instantáneamente. Pero si es un cambio instantáneo, la onda “se rompería”, excepto si la trayectoria cambiase. Esto se ve muy bien en la siguiente animación:

La línea roja es perpendicular a la superficie de la onda a lo largo de su longitud y por tanto marca la trayectoria de propagación. Como veis, la onda se deforma (variando su trayectoria) al entrar en otro medio para compensar el cambiode velocidad.
Pero aunque se deforma, daos cuenta que la onda no “se rompe”. Si os fijais en la superficie, la onda por encima y por debajo de ella no está rota: las líneas azules no se cortan al llegar a la superficie sino que ¡siguen siendo contínuas!
Entonces ¿las ondas se tuercen?
Efectivamente, una onda varía su trayectoria al pasar de un índice de refracción a otro. Planteemos ahora uncaso un poco más complejo. Digamos que hay varias superficies consecutivas, cada una con mayor índice que al anterior. Ocurrirá algo así:

Con cada superficie consecutiva, el efecto se acumula y la onda torcerá aún más su trayectoria. Al final parece que la onda sigue una trayectoria “curva”. De hecho, se curva hacia donde su velocidad es menor.
Ley de refracción (Ley de Snell)
Artículoprincipal: Ley de Snell.
La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es igual a la razón entre la velocidad de la onda en el primer medio y la velocidad de la onda en el segundo medio, o bien puede entenderse como el producto del índice de refracción del primer medio por el seno del ángulo de incidencia es igual al producto del índice de refracción del segundomedio por el seno del ángulo de refracción, esto es:

: índice de refracción del primer medio
: ángulo de incidencia
: índice de refracción del segundo medio
: ángulo de refracción
Explicación física


Lápiz "quebrado" debido a la refracción.
Se produce cuando la luz pasa de un medio de propagación a otro con una densidad óptica diferente, sufriendo un cambio de rapidez y un cambio de...