Refraccion

1. REFRACCION
PROPIEDADES DE LAS ONDAS - Reflexiónyrefracción
Reflexión
La reflexiónde unaonda esel rebote que experimentacuandollegaa un obstáculo grande,
como una pared. Aunque el obstáculoabsorba parte de la energíarecibida(inclusovibrando si
entra en resonancia) se produce tambiénreflexiónenla que se transmite de vueltaparte de la
energíaa las partículas del medioincidente.
En la figuraadjunta se representaun frente de ondas planollegandoa una superficie horizontal
con un cierto ángulo i de incidencia(se mide con respectoa la direcciónnormal, N) De acuerdo
con el principiode Huygens,cuando el frente de ondas empiezaa "tocar" la superficie,el punto
A se convierte enun nuevo focoque emite ondas secundariasy según transcurre el tiempoy el
frente AB va incidiendo,repiteneste comportamientotodoslospuntos de la superficie
comprendidosentre A y C. El frente de ondas reflejado,DC,es el envolvente de lasondas
secundariasque se han idoemitiendodurante un tiempoigual al periododesde el tramo AC de
la pared.
El videoadjunto fue filmadopor estudiantesenel laboratorio, usando la cubeta de ondas. Con
una regla generaronun frente de ondas plano para observar su reflexiónsobre unasuperficie
plana. Como se ve la pérdida de energíaque tiene lugar enel rebote esconsiderable.No
obstante se aprecia bastante bienla igualdad entre el ángulode incidenciay el ángulo de
reflexión.

2. Aplicandoleyesde geometríaelemental al proceso, se llegaa la conclusiónde que el ángulode
incidenciai esigual al ángulo de reflexiónr(leyde la reflexión) Puedesconsultarladeducciónde
esta leyen el documentovinculado.
Refracción
La refracciónde una onda consiste enel cambio de direcciónque experimentacuandopasa de
un medioa otro distinto.Este cambio de direcciónse produce como consecuenciade la
diferente velocidadde propagaciónque tiene la onda enambos medios.
En la figuraadjunta se representala refracción de una onda plana desde un medio1 a otro
medio2, suponiendoque lavelocidadde propagación es menoren el segundomedioque enel
primero.A medidaque el frente de ondas AB va incidiendoenla superficie de separación,los
puntos AC de esa superficie se conviertenenfocos secundariosy transmitenla vibraciónhacia el
segundomedio.Debidoa que la velocidaden el segundomedioes menor,la envolvente de las
ondas secundarias transmitidasconforma un frente de ondas EC, en el que el punto E está más
próximoa la superficie de separaciónque el B. En consecuencia,al pasar al segundo mediolos
rayos se desvíanacercándose a la direcciónnormal N.

3. Mediante un razonamientosimilarse comprueba que la desviaciónde la direcciónde
propagación tiene lugar en sentidocontrario cuando la onda viaja de un mediodonde su
velocidadde propagación esmenor a otro enel que es mayor.
Para describirformalmente la refracciónde ondas luminosas(no mecánicas) se define el índice
de refracciónde un medio,n, indicandoel número de vecesque la velocidadde la luzes mayor
en el vacío que en ese medio.Es decir, el índice de refracción esigual a 1 en el vacío (donde la
luz tiene sumáxima velocidad,300000 Km/s) y mayor que la unidad en cualquierotro medio.En
el documento vinculadose deduce la leyde la refracción,expresadaen funcióndel índice de
refracción (leyde Snell).
Normalmente la reflexiónyla refracciónse producende forma simultánea.Cuando incide una
onda sobre la superficie de separaciónentre dos medios,los puntosde esa superficie actúan
como focos secundarios,que transmite la vibración entodas las direccionesyforman frentesde
onda reflejadosy refractados. La energíay la intensidadde la onda incidente se reparte entre
ambos procesos (reflexiónyrefracción) enuna determinadaproporción.
El dibujoanimado adjunto muestra el rayo luminosoreflejadoyel rayo luminosorefractado
cuando incide luz procedente de un mediomaterial (n=1.5) hacia el vacío (n=1.0) Obsérvese que
a partir de un ciertovalor del ángulo de incidenciano se produce refracción y toda la energíade
la onda se traslada al frente de ondas reflejado.Este fenómenose llama reflexióntotal y se
explicateniendoencuenta que,en este caso, el ángulo de incidenciaes menorque ánguloel de
refracción. Al aumentar el primerolo hace tambiénel segundohasta el límite de 90º, por
encima del cuál evidentementenose produce la refracción.
La refracciónes el cambio de direcciónque experimentauna onda al pasar de un mediomaterial
a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separaciónde los
dos mediosy si estostieneníndicesde refracción distintos.La refracción se originaen el cambio
de velocidadde propagación de la onda señalada.

4. Un ejemplode este fenómenose ve cuando se sumerge un lápizen un vaso con agua: el lápiz
parece quebrado.También se produce refraccióncuando la luzatraviesa capas de aire a distinta
temperatura, de la que depende el índice de refracción.Los espejismossonproducidospor un
caso extremode refracción,denominadoreflexióntotal.Aunque el fenómenode la refracción se
observa frecuentemente enondaselectromagnéticascomola luz,el conceptoes aplicable a
cualquiertipo de onda.
Índice [ocultar]
1 Explicaciónfísica
2 Índice de refracción
3 Refracciónde ondas de radio
4 Refracciónde ondas sísmicas
5 Ley de refracción (Leyde Snell)
6 Véase también
7 Enlacesexternos
Explicaciónfísica[editar]
Se produce cuando la luzpasa de un mediode propagación a otro con una densidadóptica
diferente,sufriendouncambiode rapidezy un cambio de direcciónsi no incide
perpendicularmente enlasuperficie.Estadesviaciónen la direcciónde propagación se explica
por mediode la leyde Snell.Esta ley,así como la refracciónen mediosno homogéneos,son
consecuenciadel principiode Fermat, que indicaque la luz se propaga entre dos puntos
siguiendolatrayectoria de recorrido óptico de menor tiempo.
Lápiz "quebrado" debidoa la refracción.
Por otro lado,la velocidadde la penetraciónde la luzen un mediodistintodel vacío estáen
relacióncon la longitudde la onda y, cuando un haz de luzblanca pasa de un medioa otro, cada
color sufre una ligeradesviación.Este fenómenoesconocido como dispersiónde la luz. Por
ejemplo,al llegara un mediomás denso,las ondas más cortas pierdenvelocidadsobre las largas
(ej:cuando la luz blanca atraviesa un prisma).Las longitudesde onda corta son hasta 4 veces

5. más dispersadas que las largas lo cual explicaque el cielose vea azulado,ya que para esa gama
de coloresel índice de refracciónes mayor y se dispersamás.
En la refracciónse cumplenlas leyesdeducidaspor Huygensque rigentodo el movimiento
ondulatorio:
El rayo incidente,el reflejadoyel refractado se encuentranenel mismoplano.
Los ángulos de incidenciay reflexiónsoniguales,entendiendoportaleslosque forman
respectivamente el rayo incidente yel reflejadocon la perpendicular(llamadaNormal) a la
superficie de separacióntrazada en el punto de incidencia.
La velocidadde la luz depende del medioporel que viaje,por loque esmás lentacuanto más
densosea el material y viceversa.Por ello,cuando la luz pasa de un mediomenosdenso (aire) a
otro más denso(cristal),el rayo de luz es refractado acercándose a la normal y por tanto, el
ángulo de refracción será más pequeñoque el ángulode incidencia.Del mismo modo,si el rayo
de luzpasa de un mediomás densoa unomenos denso,será refractado alejándose de la normal
y, por tanto, el ángulo de incidenciaserá menor que el de refracción. Así podemosdecir que la
refracción esel cambio de direcciónde la propagación que experimentala luzal pasar de un
medioa otro.
Índice de refracción[editar]
Artículo principal:Índice de refracción
Es la relación entre la velocidadde propagación de la onda enun mediode referencia(por
ejemploel vacío para las ondas electromagnéticas) ysu velocidadenel mediodel que se trate.
Ángulocrítico: cualquier rayo que incidacon un ánguloθ1 mayor al ángulo crítico θc
correspondiente aese par de sustancias,se reflejaráenla interfazenlugar de refractarse.
Refracción de ondas de radio[editar]
El fenómenode la refracción se observa en todo tipode ondas. En el caso de las ondas de radio,
la refracción esespecialmente importante enla ionosfera,enla que se producen una serie
continua de refraccionesque permitena las ondas de radio viajar de un punto del planeta a
otro.

6. Refracción de ondas sísmicas[editar]
Otro ejemplode refracción no ligadoa ondas electromagnéticasesel de las ondas sísmicas.La
velocidadde propagación de las ondas sísmicas depende de ladensidaddel mediode
propagación y, por lo tanto, de la profundidady de la composiciónde la regiónatravesada por
las ondas. Se producenfenómenosde refracciónen los siguientescasos:
Refracción entre la transición entre dos capas geológicas,especialmenteentre el manto
terrestre y el núcleode la Tierra.
En el manto, por pequeñasdesviacionesde ladensidadentre capas ascendentesmenosdensasy
descendentes,másdensas.