Refracción

FIGURE 4 Credits:

Si un rayo de luz va desde una sustancia rara como aire a de un medio más denso como un vidrio será curvado a través de la normal a la superficie de separación; si va desde un medio mas denso a un material raro, será curvado lejos de la normal. La cantidad de desviación no será constante pero cambiará con la inclinación del rayo entrante. La Fig. 4 muestra un número de casos de refracción de un rayo por un vidrio.

FIG4.GIF

Muchas observaciones comunes están relacionadas con la refracción. Una cuchara que permanece en una taza de agua parece ser inclinada en el lugar que pasa a través de la superficie. Esto es porque cualquier objeto bajo el agua se ve por la luz reflejada por el, y viene a través de la superfice. Los rayos que vienen de cualquier punto son refractados como se ve en la Fig 6b y entonces parecen venir de otro punto el cuan se encuentra cerca de la superficie. El resultado es que la parte inmersa del objeto parece curvarse hacia arriba.

La luz que pasa completamente a través de una pieza de vidrio de lados

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paralelos es refractada, los rayos curvados son iguales pero son cantidades diferentes opuestas para cada lado de la superficie – a través el normal en un caso y lejano en el otro. Como resultado la curvatura que viene a través es paralela al original pero está desplazada en 1 lado (fig 6c)

La dirección observada de un rayo refractado puede ser tomada en cuenta para la teoría ondulatoria de la luz. Piense en una curvatura paralela de luz viniendo a través del aire y golpeando una superficie de vidrio plano, como en Fig 3. AB is un frente de onda plano que es solamente cercano a entrar al vidrio en el punto A, muentras CD es un frente de onda que ha pasado justamente complentamente adentro. Durante el tiempo que las ondas de luz  viajan una distancia d_a en el aire, ellas evidentemente viajan una distancia d_g en el vidrio, así que podemos concluir:

V_a /V_g =d_a /d_g

Donde V_g es la velocidad de la luz en vidrio; V_a es la velocidad en el aire, la cual podemos decir que es prácticamente la misma que c, la velocidad en el vacio, la diferencia es despreciable para la mayoría de casos. La razón de la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad en un material dado es llamada índice de refracción del material. Esta

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cantidad, representada por el símbolo n, determina la extensión de la curvatura de los rayos. Así la ley de refracción puede ser considerada para dar el cambio en la dirección de un rayo en términos del valor n y la construcción de la Fig 7. También enuncia que el rayo incidente, el normal a la superficie y el rayo refractado están en un solo plano.