Refracción de la luz

Uno de los elementos de mayor importancia que podemos encontrar en el medio ambiente y en medios artificiales es la luz. Parece sencillo, sin embargo, la luz implica una serie de factores importantes que nos permite observar los objetos diariamente. Es aquí donde entra a jugar un papel muy importante el fenómeno conocido como refracción de la luz, la cual sucede cuando la luz se dobla en el momento en el que atraviesa una sustancia transparente.

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Reflexión de la luz

¿Qué es la refracción de la luz?

La refracción de la luz es un fenómenos por medio del cual una onda de luz puede sufrir un cambio en la dirección cuando logra pasar de un medio como el agua, aire o vació hacia otro.

Características de la refracción de la luz

La refracción de la luz fue analizada y estudiada por Isaac Newton cuando creó un prisma de vidrio por el cual podía reflejar la luz de la ventaja hacia otro lugar. Es también importante mencionar dentro de sus características, que la refracción a menudo se acompaña de una pequeña cantidad de reflexión. Matemáticamente hablando, la refracción se rige por la ley de Snell, la cual es la siguiente:

n₁ sen θ₁ = n₂ sen θ₂

donde:

• n1 n2: se refiere a los índices de refracción de las dos medias
• θ1 θ2: son los ángulos que existen entre el rayo y la línea normal que tiene la superficie en las dos medias.

Sin embargo, el índice específico de la refracción se mide utilizando la fórmula siguiente:

n = c / v

Donde

• c: es igual a la velocidad que experimenta la luz en el vacío.
• v: se refiere a la velocidad que tiene la luz en el medio
• n: es el índice de refracción.

Tipos de refracción de la luz

Los tipos de refracción de la luz los podemos observar en los siguientes casos:

Refracción de ondas de radio

La refracción que se da en las ondas de radio es de suma importancia pues gracias a ellas es que las ondas de la radio pueden viajar con facilidad de un lado del planeta hacia otro.

Refracción de ondas sísmicas

En este caso, la velocidad de las ondas dependerá siempre de la cantidad de densidad que tenga el medio por el cual se propagan, de la profundidad y de la región donde se presentan.

Cuándo ocurre

La refracción ocurre cuando se presenta un cambio en la dirección de la luz, el cual es ocasionado por la velocidad cambiante con la que la luz puede propagarse a través de diferentes medios. Para que pueda suceder, se debe de cumplir con dos aspectos diferentes; el primero que la onda incida de forma oblicua sobre la superficie que separa los medios y el segundo, que los medios posean diferentes índices de refracción.

Explicación del proceso

El proceso de da cuando la frecuencia que tiene el rayo que es refractado logra permanecer constante debido principalmente a la reflexión parcial y a la cantidad de luz que es absorbida en la interfaz. Cuando la luz logra cruzar la división que existe entre dos diferentes medios, se produce entonces una desviación de la misma que traer como consecuencia la producción de un cambio en la longitud de la onda y por lo tanto, en la velocidad de la luz. Es importante recordar que este proceso se produce cuando la luz cambia la forma en la que se propaga y cuando se da un cambio en la dirección de los rayos cuando cruzan los medios por la velocidad.

Elementos

Posee también elementos que incluyen el rayo incidente, el normal, el ángulo de la incidencia y además, un rayo refractado junto al ángulo de refracción.

Leyes

La ley de mayor relevancia en la refracción es la de Snell que nos dice que el producto del índice de refracción que posee el primer medio y el seno del ángulo de incidencia que posee un determinado rayo será el mismo que el producto del índice de refracción del medio que va en segundo lugar y del seno del ángulo de refracción del mismo. Otra de las leyes dicta que el rayo incidente, el refractado y la normal se encuentran dentro de un mismo plano y por último, que el índice de refracción que posee una sustancia que es transparente tendrá una mayor densidad por lo que la velocidad de la luz será menor.

Índice de refracción de la luz

El índice de refracción de la luz es un número adimensional que se utiliza para poder describir la velocidad con la cual la luz puede propagarse a través de un determinado material. Puede ser determinado en el momento en el que el camino de la luz se dobla, en otras palabras, cuando se refracta. Determina además la cantidad de luz que puede ser reflejada cuando se alcanza la interfaz y el ángulo de Brewster.

Se puede explicar también como el factor por medio del cual la velocidad y la longitud de la onda pueden ser reducidos con respecto al vacío. Es un fenómeno que afecta de forma directa a la onda, la cual a su vez depende en todo momento de los fotones, del color y de la energía, de aquí deriva que la luz se pueda dividir en colores. A este proceso se le llama dispersión y es común observarlo en prismas y en el arco iris.

Aplicaciones de la refracción de la luz

La refracción tiene una gran variedad de aplicaciones, principalmente en el campo de la óptica y la tecnología actual. Dependiendo siempre del tipo de lente que se utilice, la refracción juega un papel de suma importancia en la fabricación de anteojos para mejorar los diferentes de problemas visuales que existen. Es también utilizada en la ampliación de imágenes, en la elaboración de algunos aparatos de observación y además, tiene un papel fundamental en la vista del ser humano.

En qué se diferencia de la reflexión de la luz

La reflexión de la luz se da cuando se presenta un cambio de dirección en los rayos que emite la luz utilizando un mismo medio luego de que hace contacto sobre la superficie en un lugar diferente. La refracción es el cambio de la dirección que se da en los rayos de la luz la cual se presenta luego de que éstos mismo rayos se pasan a otro medio diferente utilizando velocidades diferentes.

Importancia

La refracción de la luz es la que nos permite disfrutar del uso de lupas, prismas e incluso, es la que hace posible que el arcoíris se pueda observar. Los ojos también dependen por completo de la refracción, sin ella, sería prácticamente imposible el enfocar de forma correcta la luz en la retina del ojo. Es además un proceso de suma importancia porque permite el aumento en los lentes de las personas que presentan algún tipo de problema visual.

Ejemplos

Un ejemplo de refracción de la luz lo podemos ver en las luces que producen las estrellas, cuando ésta luz ingresa en la atmósfera de la Tierra, se topa con una serie de capas que están formadas por aire, el cual cada vez adquiere más densidad y esto hace que los índices de refracción aumenten, gracias a esto, se puede observar una imagen de la estrella.

Otro ejemplo que se puede mencionar es cuando al anochecer, el sol se oculta por debajo de la línea que se puede observar en el horizonte, y, aunque éste ya no esté, se puede seguir viendo su imagen debido al fenómeno de refracción de la atmósfera de la Tierra.