4.1 Reflexión total
La ley de Snell que describe el fenómeno de la refracción nos muestra un resultado curioso. Imagina que un rayo de luz viaja desde un medio de mayor índice (n) a uno de índice menor (n'). Como n>n' de la ley de Snell se puede deducir que el ángulo refractado es mayor que el incidente (en la figura ε<ε')
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En la figura, se representa muy bien el fenómeno que se te va a explicar. Si progresivamente se incrementa el ángulo de incidencia ε llegará un momento que el ángulo de refracción sea de 90º. A este ángulo (al de incidencia) que produce la situación anterior se le designa ángulo límite (εL) y es fácil comprender que, para ángulos mayores que εL la luz ya no se refracta, sino que se refleja, permaneciendo en el primer medio. Se produce entonces el fenómeno conocido como reflexión total.
Desde luego que el ángulo límite depende de los medios en los que se propaga la luz. Podemos hacer algunas cuentas para obtener una fórmula que permita calcular el ángulo límite. La obtenemos a partir de la ley de Snell:
Caso práctico
Un rayo de luz pasa de un medio a otro, en el que se propaga a mayor velocidad.
Indica cómo varían la longitud de onda, la frecuencia y el ángulo que forma dicho rayo con la normal a la superficie de separación, al pasar del primero al segundo medio
Razona si el rayo de luz pasará al segundo medio, independientemente de cuál sea el valor del ángulo de incidencia.
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| Imagen de BigRiz en Wikimedia Commons. CC |
Fibras ópticas
Internet está revolucionando nuestras vidas, ¿qué te voy a comentar a ti que no sepas de esta cuestión? ¿Tienes muchos amigos que funcionen sin móvil o sin conexión a Internet?
Los avances tecnológicos están dirigidos fundamentalmente a aumentar la velocidad de transmisión de datos. Hasta hace bien poco el envío de datos se hacían por cable (aún se siguen realizando instalaciones cableadas), sin embargo, de un tiempo a esta parte, las compañías de telecomunicaciones anuncian una mejora espectacular en el servicio que prestan gracias a la instalación de la fibra óptica, que no es otra cosa que un filamento de vidrio o de plástico por el que viaja la información. Esto es gracias al fenómeno de la reflexión total.
Importante
Importante
La fibra óptica basa su fundamento en la reflexión total. La información visual viaja por su interior, debido a las sucesivas reflexiones que sufre el haz de luz. Este queda completamente confinado y se propaga por el interior de la fibra manteniéndose la intensidad constante.
A continuación tienes una animación en la que podrás ver cómo se producen las sucesivas reflexiones, que confinan el rayo en el interior del tubo. Sólo tendrás que ir variando el índice de refracción del interior del tubo y/o el ángulo de incidencia.
| Animación de thomas collado en Geogebratube. CC |
Como habrás podido comprobar, a partir de un determinado valor de ángulo de incidencia deja de darse la refracción y se da la reflexión total, quedando el rayo en el interior de la fibra y viajando por él.
Observa este vídeo de menos de dos minutos de duración, te ayudará a afianzar lo aprendido:
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Vídeo de asedetht.com alojado en Youtube |
Como puedes imaginar, la transmisión de datos tiene enormes ventajas sobre la señal eléctrica como, por ejemplo, que es más barata por unidad de longitud, es más delgada, tiene menor degradación de la señal, las señales de luz no interfieren entre sí como las señales eléctricas, ... y algunas más. Aquí sólo se pretende llamar tu atención sobre ellas, pero si quieres saber más puedes consultar este enlace.