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Nos referiremos fundamentalmente a la parte visible del espectro, aunque muchas de las leyes son válidas en otros rangos
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Suponiendo que una onda electromagnética llega a un interface que separa dos medios diferentes (Por ejemplo; vidrio-aire). Como sabemos por nuestra experiencia diaria, una parte de la intensidad del flujo incidente será devuelta en forma de onda reflejada mientras que el resto será transmitida a través de la frontera como una onda refractada, fenómeno que es consecuencia del índice de refracción absoluta de los medios como vemos a continuación.
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Principio de Huygens Cada punto en un frente de onda primario sirve como fuente de onditas estéricas secundarias, tales que el frente de onda primario en un momento más tarde es el envolvente de estas onditas. Además las onditas avanzan con rapidez y frecuencia igual al de la onda primaria en cada punto del espacio.(y solo hacia adelante). Si el medio es homogéneo las onditas pueden construirse con radio finito, mientras que si no lo es las onditas tendrán que tener radios infinitesimales.
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Un rayo de luz es una línea radiante en el espacio que corresponde a la dirección del flujo de la energía radiante, como tal es más un instrumento matemático más que una entidad física.
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Cuando un rayo de luz que viaja en un medio encuentra una frontera con un segundo medio, se refleja total o parcialmente. ◦ Si la superficie es lisa y pulida Reflexión especular ◦ En caso contrario Reflexión difusa Fundamentos de Física II
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El rayo reflejado está en el plano de incidencia (formado por la normal a la superficie reflectora y el rayo incidente) El ángulo entre el rayo reflectado y la normal es igual al ángulo entre el rayo incidente y la normal. Es decir: Θ r = Θ i
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Cuando un rayo se encuentra con la frontera de otro medio, una parte del rayo se refleja y otra puede transmitirse al otro medio. En la “interfase”, el rayo cambia de dirección. Este fenómeno se conoce como refracción de la luz. La ley que describe este fenómeno se debe a Willebord Snell (1621) (aunque el primero que lo publicó fue Descartes (1637)
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El rayo refractado está contenido en el plano de incidencia determinado por la normal a la superficie que delimita ambos medios y el rayo incidente. El ángulo que forma el rayo refractado con la normal (θ 2 ) y el ángulo que forma el rayo incidente con la normal (θ 1 ) obedecen la ecuación:
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El índice de refracción n se define como el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío (c) con la velocidad de la luz en el medio: Vacuum1.000 Air at STP1.00029 Ice1.31 Water at 20 C1.33 Acetone1.36 Ethyl alcohol1.36 Sugar solution(30%)1.38 Fluorite1.433 Fused quartz1.46 Glycerine1.473 Sugar solution (80%)1.49 Typical crown glass1.52 Crown glasses1.52-1.62 Spectacle crown, C-11.523 Sodium chloride1.54 Polystyrene1.55-1.59 Carbon disulfide1.63 Flint glasses1.57-1.75 Heavy flint glass1.65 Extra dense flint, EDF-31.7200 Methylene iodide1.74 Sapphire1.77 Rare earth flint1.7-1.84 Lanthanum flint1.82-1.98 Arsenic trisulfide glass2.04 Diamond2.417
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Cuando la luz pasa a un medio de índice de refracción mayor: ◦ Se desvía hacia la normal. ◦ Su velocidad y longitud de onda disminuyen. ◦ Su frecuencia no se altera. En caso de pasar a un medio con índice de refracción menor: ◦ Se desvía alejándose de la normal. ◦ Su velocidad y longitud de onda aumentan. ◦ Su frecuencia no se altera
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Existe un ángulo por encima del cual no hay rayo transmitido, sino que todo el rayo es reflejado. El ángulo crítico cuyo valor es:
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El índice de refracción de un medio depende de la longitud de onda. A este fenómeno se le llama “dispersión” de la luz.
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En un gas, el índice de refracción disminuye con la temperatura. ◦ Si la superficie del suelo está muy caliente Espejismo inferior ◦ Si la superficie está fría Espejismo superior
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