Objetivos

Terminada la lección podrás:

• Explicar lo que es refracción

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 ¿Qué es la refracción?

Simplemente es un fenómeno físico causado por el tipo de medio que interactúa con la luz. Frecuentemente lo vemos pero no lo reconocemos. La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Es un cambio en la velocidad al cambiar de un medio a otro. La siguiente imagen muestra un ejemplo clásico de refracción. Observa el lápiz cuando su luz pasa a través del agua y del aire; parece que se dobla. Esto es un efecto óptico que ocurre al pasar por dos medios diferentes.

¿Cuándo se produce?

Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda.

La refracción es un fenómeno físico que ocurre cuando una onda (como la luz, el sonido o las ondas electromagnéticas) pasa de un medio a otro con un índice de refracción diferente, cambiando su velocidad y dirección en el proceso.

Principios Básicos de la Refracción

1. Cambio de Velocidad: Cuando una onda se mueve de un medio a otro con diferente densidad (o índice de refracción), su velocidad cambia. En medios más densos (con mayor índice de refracción), la velocidad de la onda disminuye, mientras que en medios menos densos (con menor índice de refracción), la velocidad aumenta.
2. Cambio de Dirección: Debido al cambio en la velocidad, la onda cambia de dirección. Este cambio en la dirección se describe a través de la ley de Snell, que establece la relación entre los ángulos de incidencia y refracción y los índices de refracción de los dos medios.

Ley de Snell

La ley de Snell describe cómo se refracta una onda cuando pasa de un medio a otro. Matemáticamente, se expresa como:

donde:

• θ1​ es el ángulo de incidencia (el ángulo entre la onda incidente y la normal al borde entre los dos medios).
• θ2​ es el ángulo de refracción (el ángulo entre la onda refractada y la normal).
• v1 y v2​ son las velocidades de la onda en los medios 1 y 2, respectivamente.
• n1 y​ y n2​ son los índices de refracción de los medios 1 y 2, respectivamente.

Ejemplos de Refracción

1. Luz en Agua: Cuando la luz pasa del aire al agua, su velocidad disminuye y la luz se dobla hacia la normal, cambiando su dirección. Esto es por qué un palo en un vaso de agua parece estar doblado en la superficie del agua.
2. Lentes: Los lentes en gafas o cámaras utilizan la refracción para enfocar la luz. Al pasar a través de lentes con formas y materiales específicos, la luz se refracta de manera que se enfoca en un punto preciso, ya sea para corregir la visión o para capturar imágenes.
3. Arcoíris: La formación de un arcoíris es un resultado de la refracción de la luz solar a través de gotas de agua en la atmósfera, donde la luz se descompone en sus diferentes colores y se dispersa en un patrón circular.

En resumen, la refracción es el cambio en la dirección y velocidad de una onda cuando pasa de un medio a otro con un índice de refracción diferente, y se describe con precisión mediante la ley de Snell.

Experimento de laboratorio

https://youtu.be/5myA9K-AxO8?si=lKSYQ8fBnOCu0R8_

1. Explica lo que ocurre en este experimento.
2. Colecta los datos en una tabla y explica como cambian los ángulos.
3. ¿A qué conclusiones puedes llegar?

Explicación y ejemplos

Ley de Snell

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Páginas de los temas de Ondas y Óptica

• Introducción a las ondas
• El sonido 
• Efecto Doppler
• Espejo Plano: Reflexión Especular
• Reflexión es Cambio de Dirección
• Refracción
• La Refracción y Ley de Snell
• Introducción a la óptica
• Refracción y la ley de Snell
• Naturaleza de la luz Electromagnética 
• Telescopio Reflector Newtoniano

Enlaces externos para explorar

• Conceptos de Física: Hyperphysics
• Libros:
  • Física Moderna de Paul A. Tipler
  • Física Moderna – Raymond A. Serway
• NASA: Science Explorer Poster Series
• Simulaciones: PhET
• Tutorial de Física en Inglés: Physics Classroom
• Wikipedia en Español: Wikipedia

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Geometric Optics: Basics

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