Ley de refracción
Conoce la ley de refracción
Cuando la luz incide sobre alguna superficie, los haces de luz pueden ser transmitidos, absorbidos o reflejados. Cuando los rayos de luz se encuentra con una superficie o material semitransparente éstos son transmitidos pero con un cambio de dirección. A este fenómeno se le conoce como refracción y tiene dos leyes fundamentales que nos permiten determinar la dirección del rayo reflejado; conoceremos estas leyes a continuación.
¿Qué es la refracción?
Llamamos refracción de la luz al cambio de la dirección de propagación que sufren los haces lumínicos cuando atraviesan de forma inclinada la superficie que separa un medio transparente o semitransparente de otro.
Muchos de los instrumentos relacionados con óptica que usamos actualmente, como los lentes y máquinas fotográficas, incluso el ojo humano, basan su funcionamiento en este fenómeno. Un ejemplo mucho más simple y fácil de visualizar, se obtiene al sumergir un lápiz en un vaso transparente con agua, tal como lo muestra la imagen, el lápiz se ve ‘quebrado’ justo en el cambio de medios.
La refracción está, muy a menudo, acompañada de la reflexión, ello se debe a que ningún material cumple de forma exacta con las condiciones necesarias para que se produzca únicamente uno de estos dos fenómenos. Así, en el límite de ambos materiales, una parte de los haces de luz chocarán con la superficie y serán reflejados y otra parte será transmitida al segundo material; esta división de los haces de luz implica que la intensidad luminosa de los rayos reflejados y refractados será menor que la intensidad luminosa del rayo incidente. La proporción entre ambos fenómenos dependerá de dos factores: las características de los medios en contacto y del ángulo de incidencia.
Índice de refracción
Llamaremos refringencia a la capacidad de un medio para refractar los haces de luz, esta capacidad está medida por el índice de refracción (n) que relaciona la velocidad de la luz en el vacío (c) con la velocidad de la luz en el medio (v).
Mientras mayor sea la densidad del medio a la luz le será más difícil propagarse a través de él, pues deberá atravesar más materia en una determinada distancia; es por ello que su velocidad será menor. Y, de acuerdo a la fórmula anterior mientras menor sea la velocidad de la luz en el medio, el índice de refracción será mayor.
El valor del índice de refracción diferencia a los materiales según su capacidad de refringencia, mientras mayor sea este índice, mayor será refringencia tendrá el material. A continuación se muestra el índice de refracción de algunos materiales:
|
Material |
Índice de refracción |
| Vacío | 1 |
| Aire (*) | 1,0002926 |
| Agua | 1,3330 |
| Acetaldehído | 1,35 |
| Solución de azúcar (30%) | 1,38 |
| 1-butanol (a 20 °C) | 1,399 |
| Glicerina | 1,473 |
| Heptanol (a 25 °C) | 1,423 |
| Solución de azúcar (80%) | 1,52 |
| Benceno (a 20 °C) | 1,501 |
| Metanol (a 20 °C) | 1,329 |
| Cuarzo | 1,544 |
| Vidrio (corriente) | 1,52 |
| Disulfuro de carbono | 1,6295 |
| Cloruro de sodio | 1,544 |
| Diamante | 2,42 |
| (*) en condiciones normales de presión y temperatura (1 bar y 0 °C)Datos tomados de wikipedia | |
Ley de Snell
De esta forma, la ley de Snell establece que mientras más denso sea un material, éste tendrá más refringencia y que al pasar desde un medio de densidad baja a uno de alta densidad los rayos de luz se acercarán a la normal –disminuye su ángulo de refracción- y cuando recorren el camino inverso (de un medio poco denso a uno de gran densidad) se alejan de la normal –aumenta su ángulo de refracción-.
Existe una fórmula matemática asociada a la ley de Snell, ella permite calcular con exactitud el ángulo de refracción si conocemos el ángulo de incidencia y los índices de refracción de ambos medios, sin embargo para comprender la ley de refracción es suficiente con conocer esta ley de forma cualitativa.