La luz se desvía al cambiar de medio
Una cuchara en un vaso de agua parece doblada y una piscina parece menos profunda de lo que es. La causa es la refracción: cuando la luz pasa de un medio a otro, cambia de velocidad y se desvía. La ley de Snell, también llamada de Snell-Descartes, permite calcular cuánto.
Las fórmulas
n₁ × sen θ₁ = n₂ × sen θ₂
Ángulo límite: sen θc = n₂ ÷ n₁, solo si n₂ < n₁.
Velocidad de la luz en un medio = c ÷ n, con c = 299.792 km/s.
Los ángulos se miden respecto a la normal, la línea perpendicular a la superficie de separación.
Ejemplo resuelto
Un rayo de luz pasa del aire al agua con un ángulo de incidencia de 30°. Con n₁ = 1,0003 y n₂ = 1,333, el ángulo de refracción es de 22°: el rayo se acerca a la normal y se desvía 8°. Dentro del agua, la luz viaja a unos 224.900 km/s.
Índices de refracción habituales
| Medio | Índice n |
|---|---|
| Aire | 1,0003 |
| Hielo | 1,31 |
| Agua | 1,333 |
| Metacrilato | 1,49 |
| Vidrio común | 1,52 |
| Diamante | 2,417 |
Reflexión total
Cuando la luz pasa de un medio más refringente a otro menos refringente, por ejemplo del agua al aire, se aleja de la normal. Si el ángulo de incidencia supera el ángulo límite, la luz no sale: se refleja por completo. Del agua al aire, el ángulo límite es de unos 48,6°; del vidrio al aire, de unos 41°.
La reflexión total es la base de:
- la fibra óptica, que guía la luz por un hilo de vidrio a lo largo de kilómetros;
- los prismas de los prismáticos y algunas cámaras;
- el brillo del diamante, cuyo ángulo límite de unos 24° hace que la luz rebote muchas veces en su interior.
Fenómenos cotidianos
- Profundidad aparente: el fondo de una piscina parece estar a unas tres cuartas partes de su profundidad real.
- Espejismos: el aire caliente cerca del asfalto tiene un índice algo menor y curva la luz, que parece reflejarse en un charco inexistente.
- Arcoíris: el índice del agua varía ligeramente con el color, de modo que la luz blanca se separa en colores al refractarse en las gotas.
- Gafas y lentes: su curvatura aprovecha la refracción para enfocar la luz.
Consejo
Si conoces el índice de otro material, elige «Otro índice». Los índices dependen ligeramente de la longitud de onda: los valores de la lista corresponden a la luz amarilla, alrededor de 589 nm.