La refracción de la luz se produce cuando los rayos luminosos cambian de velocidad al pasar de un medio a otro. Existe la ley de Snell que relaciona el ángulo de incidencia y el de refracción a través de los índices de refracción de los medios. Las lentes utilizan la refracción para formar imágenes reales o virtuales dependiendo de la distancia y posición del objeto respecto al foco y la lente.

1. La refracción de la luz

2. ¿Qué es la refracción? La refracción de la luz es el cambio de dirección que experimentan los rayos luminosos al pasar de un medio a otro en el que se propagan con distinta velocidad.

3. Leyes de la refracción 1ª Ley: El rayo incidente, la normal y el rayo refractado están en el mismo plano NORMAL RAYO INCIDENTE RAYO REFRACTADO

4. Leyes de la refracción 2ª Ley: Cuando el rayo incidente pasa de un medio de mayor velocidad a otro de menor velocidad, el rayo refractado se acerca a la normal NORMAL RAYO INCIDENTE RAYO REFRACTADO V 1 V 2 V 1 > V 2

5. Leyes de la refracción 3ª Ley: Cuando el rayo incidente pasa de un medio de menor velocidad a otro de mayor velocidad, el rayo refractado se aleja de la normal. NORMAL RAYO INCIDENTE RAYO REFRACTADO V 1 V 2 V 2 < V 1

6. Seguramente, ahora ya sabrás explicar la causa de que veamos torcida una bombilla de bebida metida en un vaso con agua.

7. Toda onda se refracta cuando en su propagación cambia de medio. Cuando la luz se refracta, modifica su rapidez, y generalmente la dirección. En este fenómeno la frecuencia no se ve alterada pero si la longitud de onda. La refracción de la luz cumple con la llamada ley de Snell. REFRACCIÓN DE LA LUZ  1  2

8. ÍNDICE DE REFRACCIÓN De acuerdo con la ley de Snell ( 1591-1626) , la rapidez de la luz depende del medio por el cual se propaga. Sabemos que la rapidez máxima de la luz es en el vacío de valor aproximado 300.000 Km/s. El índice de refracción nos da cuenta del valor de la rapidez de la luz en cualquier medio en que ella pueda propagarse .

9. ÍNDICE DE REFRACCIÓN La luz alcanza su máxima rapidez en el vacío ( C ). Cuando pasa a otro medio se refracta y modifica su rapidez a otro valor “v” . Se puede establecer una comparación de la rapidez de la luz entre esos medios, a través de un cuociente denominado índice de refracción absoluto. Si denominamos como “  ” a ese índice se obtiene: Es magnitud adimensional

10. REFRACCIÓN DE LA LUZ: La ley de Snell Se puede demostrar geométricamente que el ángulo de incidencia y el de refracción están relacionados a través de los valores de los índices de refracción de los mismos. Esta ley se conoce como la ley de Snell, cuya expresión matemática es:

11. Ley de Snell

12. ALGUNOS ÍNDICES ABSOLUTOS DE REFRACCIÓN … SUSTANCIA  Aire Agua Alcohol Etílico Hielo Sal común Diamante Vidrio crown ligero Benceno 1 1.3333 1,354 1,31 1,544 2,427 1,515 1,501

13. PERCEPCIÓN DE LAPROFUNDIDAD Cuando la luz se refracta, puede ocasionar fenómenos que se relación con la posición aparente de las cosas. Un objeto sumergido en el fondo de un estanque, es visto en la posición “P” por un observador “O” ubicado una cierta distancia de él.

14. Análisis matemático d a d o s  1  2 tan  1 = s / d a y tan  2 = s / d o d a tan  1 = d 0 tan  2 d a = (tan  2 / tan  1 ) d o Si consideramos la refracción para ángulos pequeños (  15º), el cos  1. Luego tan  = sen  / cos   sen  . Así la expresión para d a queda : d a = ( sen  2 / sen  1 ) d o . . Aplicando la ley de Snell se cumple que:sen  2 / sen  1 =  2 /  1 , o sea, sen  2 / sen  1 = 1 /  1 .Finalmente y reemplazando se tiene que :  2  1 d a = d o / n 1 n 1 n 2

15. Las lentes Una lente es un sistema óptico cuyo fin es lograr la formación de imágenes usando la propiedad de la refracción de la luz. Ejemplos: las lupas, los prismáticos, los microscopios, los objetivos de las cámaras fotográficas …

16. Clases de lentes CONVERGENTES: Son más gruesas por el centro que por los extremos. Los rayos refractados convergen en un punto que se llama foco.

17. Clases de lentes DIVERGENTES: Son más gruesas por los extremos que por el centro. Los rayos refractados no convergen en un punto, sino que se separan.

18. Las lentes convergentes pueden ser de las siguientes formas: Esquemáticamente se representan así:

19. Las lentes divergentes pueden ser de las siguientes formas: Esquemáticamente se representan así:

20. Elementos de una lente Centro óptico (O): punto que está en el centro geométrico de la lente. Los rayos que pasan por él no se desvían Foco (F): punto del que parten todos los rayos que, al ser refractados, salen paralelos al eje horizontal. Foco imagen (F’): punto por el que pasan todos los rayos refractados que inciden en la lente paralelos al eje horizontal. F F’

21. Formación de imágenes en una lente convergente F F’ 2F Se forma una imagen real, invertida y mayor. Objeto situado entre el Foco y el doble de la distancia focal.

22. Formación de imágenes en una lente convergente F F’ 2F Objeto situado más lejos del doble de la distancia focal. Se forma una imagen real, invertida y menor.

23. Formación de imágenes en una lente convergente F F’ 2F Objeto situado entre el foco y la lente. Se forma una imagen virtual, derecha y mayor (efecto lupa).

24. Además de los tres casos vistos hay dos más: Objeto situado en el doble de la distancia focal. Objeto situado en el Foco. ¿Te atreves a dibujar los esquemas de la formación de las imágenes? Formación de imágenes en una lente convergente

25. Formación de imágenes en una lente divergente 2F F F’ Objeto situado en cualquier punto. Se forma una imagen virtual, derecha y menor.

26. Ecuación del Fabricante de lentes Para determinar la ubicación de la imagen, del objeto o distancia focal se utilizan las mismas ecuaciones de los espejos.