Cuando pones un lápiz en un vaso de agua, es posible que hayas visto que el lápiz está ligeramente doblado, pero en realidad no lo está. Es posible que también hayas observado que durante el verano, los árboles y las casas al otro lado de un terreno abierto parecen estar temblando. Mientras viajaba por una carretera en un caluroso día de verano, es posible que haya visto que aparece agua en medio de la carretera de la nada y cuando se acerca, no hay agua. Es posible que también hayas observado el cambio aparente en la posición del sol al amanecer y al atardecer. La razón detrás de todo esto es » Refracción de la luz «. Discutiremos la refracción en este artículo.
¿Qué es la refracción de la luz?
El fenómeno de cambio en la dirección/trayectoria de los rayos de luz cuando viaja de un medio transparente a otro se denomina refracción de la luz.
La curvatura de la luz es causada por el cambio en la velocidad de la onda. la luz tiene diferentes velocidades en diferentes medios. Cuando la luz viaja en el mismo medio, viaja a lo largo de una línea recta, pero cuando el medio ha cambiado, la velocidad de la luz cambia y se dobla.
Términos relacionados con la refracción de la luz:
- Rayo incidente: El rayo de luz que cae sobre la superficie en el punto P (arriba fig.) se llama rayo incidente (AP).
- Rayo refractado: El rayo de luz que viaja en el vidrio con un cambio de dirección se llama rayo refractado (PB).
- Ángulo de incidencia (i): El ángulo formado entre el rayo incidente y la normal se denomina ángulo de incidencia.
- Ángulo de refracción (r): El ángulo formado entre la normal y el ángulo de refracción se denomina ángulo de refracción.
Ilustraciones sobre la refracción de la luz
- Figura 1: El ángulo de incidencia es mayor que el ángulo de refracción (∠i > ∠r). Cuando un rayo de luz viaja de un medio más raro a un medio más denso, se desvía hacia lo normal. El aire es un medio más raro y el vidrio es un medio más denso.
- Figura 2: El ángulo de incidencia es menor que el ángulo de refracción (∠i <∠r). Cuando un rayo de luz viaja de un medio más denso (vidrio) a un medio más raro (aire), se desvía de lo normal.
- Figura 3: Cuando un rayo de luz que viaja junto con lo normal no muestra desviación. ∠i=∠r=0.
Leyes de la refracción de la luz
Primera ley de la refracción de la luz: establece que el rayo incidente, el rayo refractado y la normal a la interfaz en el punto de incidencia se encuentran todos en el mismo plano.
Segunda ley de la refracción de la luz: Establece que la relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es constante. Se da como,
sen i / sen r = constante
Ley de Snell: Establece que para la luz si se le da color y para el par de medios dado, la relación del seno del ángulo de incidencia al seno del ángulo de refracción es constante. Da el grado de refracción y también indica la relación entre el ángulo de incidencia, el ángulo de refracción y el índice de refracción de los medios.
sen i / sen r = μ = constante
dónde,
- μ es el índice de refracción del medio.
Índice de refracción
Índice de refracción (para velocidad): La relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en un medio dado para la longitud de onda dada se denomina «índice de refracción» de ese medio. Se denota por » μ «.
µ = c/v
dónde,
- c es la velocidad de la luz en el vacío, y
- v es la velocidad de la luz en el medio.
Índice de refracción (para longitud de onda): la relación entre la longitud de onda de la luz en el vacío y su longitud de onda en el medio dado se denomina «índice de refracción» de ese medio. Se denota por » μ «
μ = λ v / λ m
dónde.
- λ v es la longitud de onda en el vacío, y
- λ m es la longitud de onda en un medio.
El índice de refracción no tiene unidades.
El índice de refracción del medio depende de:
- Longitud de onda de la luz
- Naturaleza del medio
- Naturaleza del entorno
- La temperatura
Aplicaciones para la refracción de la luz:
- Se utiliza para hacer mirillas en las puertas, binoculares, cámaras, lentes en proyectores, etc.
- Se utiliza para corregir los errores de refracción de los ojos humanos.
- Se utiliza para ampliar la imagen de un objeto o reducir el tamaño de la imagen de un objeto.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Por qué el sol cerca del horizonte aparece aplanado al amanecer y al atardecer?
Responder:
El horizonte aparece aplanado debido a la refracción atmosférica. La densidad y el índice de refracción de la atmósfera disminuyen al aumentar la altitud. Entonces, los rayos del sol de la parte superior y la parte inferior se refractan en diferentes grados.
Pregunta 2: ¿Por qué brillan las estrellas?
Responder:
Las estrellas titilan debido a la refracción atmosférica. La luz de las estrellas debajo pasa por varias refracciones antes de llegar a la tierra, la refracción cambia regularmente el índice de refracción, por eso parpadea.
Pregunta 3: ¿Cuál es la diferencia entre refracción y reflexión de la luz?
Responder:
Reflexión: El rebote de la luz desde una superficie lisa y brillante se llama reflexión. El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. ∠i = ∠r.
Refracción: La curvatura de los rayos de luz, cuando viaja de un medio a otro se llama refracción de la luz. El ángulo de incidencia y el rayo refractado pueden o no ser iguales.
Pregunta 4: El índice de refracción del aire al agua es 5/3. El ángulo de incidencia es sen 50°. Encuentre el ángulo de refracción.
Responder:
Dado que,
yo = 50°
µ = 5/3
Ya que,
μ = sen 50°/ sen r
sen r = sen 50° × (3/5)
= 0,766 × (3/5)
= 0.4596
r = sen -1 (0.4596)
= 27,36°
Por lo tanto, el ángulo de refracción será de 27,36°.
Pregunta 5: La velocidad de la luz en el vidrio es 2 × 10 8 m/s y la velocidad de la luz en el aire es 3 × 10 8 m/s. Encuentre el índice de refracción del vidrio.
Responder:
Dado que,
v = 2 × 10 8 m/s
c = 3 × 10 8 m/s
Ya que,
µ = c/v
Por lo tanto,
μ = 3 × 10 8 / 2 × 10 8 .
= 1,5
Por lo tanto, el índice de refracción será de 1,5
Pregunta 6: ¿Por qué un rayo de luz se desvía hacia lo normal cuando pasa del aire al vidrio?
Responder:
Como la velocidad de la luz en el aire es mayor que la velocidad de la luz en el vidrio. Por lo tanto, el rayo de luz se desvía hacia la normalidad cuando pasa del aire al vidrio.
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Artículo escrito por 69406930ravi y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA