REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN DE LA LUZ Cuando la luz llega a la superficie de separación de dos medios dieléctricos, en parte se refleja y en parte se re- fracta. A continuación analizaremos estos dos fenómenos.

REFLEXIÓN DE LA LUZ La reflexión se produce cuando la luz llega a la superficie de separación y ‘rebota’ en ella, volviendo al primer medio. La velocidad de propagación no cambia. Si la superficie está sufi- cientemente bien pulida (por ejemplo, un espejo) se produce una REFLE- XIÓN ESPECULAR. * ÁNGULO DE INCIDENCIA= ÁNGULO DE REFLEXIÓN * LOS DOS RAYOS ESTÁN EN EL MISMO PLANO

REFLEXIÓN DE LA LUZ La reflexión se produce cuando la luz llega a la superficie de separación y ‘rebota’ en ella, volviendo al primer medio. La velocidad de propagación no cambia. Si la superfície es rugosa, se produce una REFLE- XIÓN DIFUSA: los rayos salen reflejados en todas direcciones. La ley de la reflexión sigue siendo vá- lida, pero hay distintos ángulos de incidencia.

REFLEXIÓN DE LA LUZ REFLEXIÓN ESPECULAR Y DIFUSA. En esta imagen, se proyecta luz sobre una pantalla blanca que tiene un espejo. La pantalla envía más luz a la cámara que el propio espejo.

REFRACCIÓN DE LA LUZ La reflexión se produce cuando la luz llega a la superficie de separación y entra en el segundo medio. Al cambiar de medio se produce un cambio de velocidad y el haz de luz se desvía de su trayectoria original ¿Qué relación hay entre los ángulos de incidencia y refracción?

REFRACCIÓN DE LA LUZ Haciendo incidir un rayo de luz desde aire hacia agua se obtienen los siguientes resultados .... n1 sin (i) = n2 sin (r)

n1 sin (i) = n2 sin (r) REFRACCIÓN DE LA LUZ n1 < n2 i > r

La luz viaja a distintas rapideces en distintos materiales Refracción Cuando la luz se desvía al pasar oblicuamente de uno a otro medio, a esas desviación se le llama refracción. La luz viaja a distintas rapideces en distintos materiales

Cuando un rayo de luz incide en un cuerpo de agua, el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo de refracción, una cantidad que depende de las rapideces relativas de la luz en el aire y en el agua.

Otras ilusiones por la refracción de luz: Cuando la luz disminuye su rapidez al pasar de un medio a otro, como de aire a agua, se refracta acercándose a la normal. Cuando aumenta su rapidez al pasar de un medio a otro, como de agua a aire, se refracta alejándose de la normal. Debido a la refracción, un objeto sumergido parece estar más cerca de la superficie que lo que realmente está.

Causa de la refracción La dirección de las ondas luminosas cambia cuando una parte de cada una va más lenta que la otra parte.

REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN DE LA LUZ Analicemos primero la depen- dencia con el ángulo i. Supondremos que n1 > n2

En incidencia normal la mayor parte del haz se refracta, pasando al se- gundo medio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Coeficiente de refracción mayor que el de reflexión

Inicialmente., a medida que aumentamos el ángulo de incidencia, la fracción de luz que pasa al segundo medio aumenta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El coeficiente de refrac-ción aumenta y el de reflexión disminuye

Siguiendo la tendencia inicial Siguiendo la tendencia inicial., a medida que aumentamos el ángulo de incidencia, la fracción de luz que pasa al segundo medio aumenta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El coeficiente de refrac-ción continua aumentan-do y el de reflexión disminuyendo

A partir de un valor del ángulo de incidencia, la tendencia se invierte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El coeficiente de refrac-ción ha pasado por un máximo y el coeficiente de REFLEXIÓN POR UN MÍNIMO (que puede ser cero, según sea la polarización de la luz)

Aumentando aún más el ángulo de incidencia, la fracción de energía que se refleja tiende a aumentar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Los coeficientes de refracción y reflexión llegan a igualarse

Para ángulos mayores, la mayor parte de la ener-gía se refleja en la super-ficie de separación de los dos medios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El coeficiente de refle-xión se hace mayor que el de refracción

Para ángulos mayores, continúa la tendencia y prácticamente toda la energia se refleja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El coeficiente de refle-xión se hace continua creciendo, a expensas del de refracción

n1 sin (i) = n2 sin (r) n1 > n2 Para un cierto ángulo (ÁNGULO LÍMITE) toda la energía se refleja en la superfície, no se transmite luz al segundo medio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El coef. de reflexión es máximo (=1) y el de refracción, mínimo (=0) n1 sin (i) = n2 sin (r) n1 > n2

n1 sin (iL) = n2 sin (90°) sin (iL) = n2/n1 aire n1=1 vidrio n2=1.5 Para ángulos de inciden-cia superiores al ángulo límite, continúa produ-ciéndose reflexión total. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . n1 sin (iL) = n2 sin (90°) sin (iL) = n2/n1 aire n1=1 vidrio n2=1.5 iL=41.8°

La reflexión total es la Para ángulos de inciden-cia superiores al ángulo límite, continúa produ-ciéndose reflexión total. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . n1 sin (iL) = n2 sin (90°) sin (iL) = n2/n1 aire n1=1 vidrio n2=1.5 iL=41.8° La reflexión total es la base de la FIBRA ÓPTICA

Efectos de la refracción en la atmósfera Debido a la refracción atmosférica, cuando el Sol está cerca del horizonte, parece que está más alto en el cielo. Como la densidad de la atmósfera cambia en forma gradual, la trayectoria de la luz se flexiona también en forma gradual y toma la forma de una curva.

Debido a la refracción diferencial, cuando el Sol (o la Luna) está cerca del horizonte, los rayos de la orilla inferior se flexionan más que los de la orilla superior y se produce un acortamiento del diámetro vertical, haciendo que el Sol parezca ser elíptico.

Espejismos La luz procedente del cielo incrementa su rapidez en el aire cerca del asfalto, porque el aire es más caliente y menos denso que el que está arriba. Cuando la luz roza la superficie y se desvía hacia arriba (trayectoria de tiempo mínimo), el observador ve un espejismo.

Los aparentes charcos en una carretera o un lago en el horizonte no son reflexión del cielo en el agua, sino más bien refracción de la luz procedente del cielo a través del aire más caliente y menos denso cercano a la superficie.

El arcoiris Para poder ver un arcoiris, el Sol debe estar iluminando una parte del cielo y haber gotas de agua en una nube, o cayendo en forma de lluvia en la parte contraria del cielo. Todos los arcoiris serían completamente circulares si no se interpusiera el suelo.

Los bellos colores de los arcoiris se forman por la dispersión de la luz solar en millones de gotitas esféricas de agua, que funcionan como prismas. El violeta es el que se desvía más y el rojo el que se desvía menos.

Propiedades principales de una lente congergente Eje principal Foco Distancia focal Plano focal Centro de curvatura Definen las características de una lente

4.3.12 Lentes Una lente se puede comprender mejor al considerarla como un conjunto de bloques y de prismas: Una lente convergente. Una lente divergente.

Cuando un objeto está cerca de una lente convergente (más cerca que su foco en f), la lente funciona como lupa y produce una imagen virtual. La imagen se ve más grande y más alejada de la lente que el objeto. Cuando un objeto está lejos de una lente convergente (más allá de su foco), se forma una imagen real e invertida.

Una lente divergente, cuando se usa sola, produce una imagen virtual, derecha y más pequeña que el objeto. No importa lo alejado que esté el objeto. Con frecuencia, una lente divergente se usa como „buscador“ en una cámara.