4. Refracción
Este es un fenómeno al cual estás muy acostumbrado y, seguramente, lo has presenciado en numerosas ocasiones, pero que no por eso deja de ser sorprendente. Fíjate en la siguiente imagen y piensa qué es lo que te llama la atención de ella.
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Ya ves que cuando el tubo se sumerge en el cristal y posteriormente en el líquido, parece romperse. Este fenómeno es común y cotidiano (puedes comprobarlo simplemente observando una cucharilla en un vaso lleno de agua) y recibe el nombre de refracción de la luz, los físicos, esos pesados y antipáticos, lo definen así:
La refracción de la luz es un fenómeno en el cual la luz cambia de dirección de propagación cuando atraviesa una superficie que separa dos medios de índice de refracción diferente.
Más adelante tienes una explicación del por qué ocurre esto, de momento sólo interesan los fundamentos de este prodigio que por cierto se llaman leyes de Snell:
- El rayo incidente, la normal y el rayo refractado están en el mismo plano.
- La relación entre el seno del ángulo de incidencia y de refracción es igual al cociente entre el índice de refracción del primer medio y el índice del segundo o, lo que es lo mismo:
La imagen siguiente aclara un poco todo esto:
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Te invito a trastear los diferentes medios (n y n') y los distintos ángulos de incidencia en la siguiente simulación:
Animación en EducaPlus de Jesús Peñas Cano bajo licencia C |
¿POR QUÉ SE REFRACTA LA LUZ?
Como vas a ver, la explicación se encuentra en el principio de Fermat. Para comprenderlo, el gran físico Richard Feynmann utilizaba en uno de sus libros un símil parecido al siguiente:
Imagina que hay dos personas (Juan y Laura) en la playa a las que se le ha caído una pelota al agua. Los dos quieren rescatarla rápidamente antes de que la marea la aleje demasiado de la playa.
- Juan es muy impulsivo y decide lanzarse en línea recta a por ella (fíjate en la figura), piensa que es el camino más corto para llegar a la pelota y que, por tanto, tardará menos en llegar.
- Laura en cambio razona de la siguiente forma: "Por la arena voy más deprisa que por el agua, así que me conviene recorrer más distancia por arena y menos por agua. De esta forma llegaré antes aunque recorra más distancia"
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¿Cuál crees que llegará antes? Sin duda Laura aunque, estrictamente hablando, para conocer la trayectoria en la que se utiliza un tiempo mínimo habría que sentarse a hacer cálculos utilizando algo parecido a la ley de Snell.
Justamente esto, aplicado a la luz, es lo que explica el principio de Fermat: Cuando la luz viaja entre dos puntos, lo hace siempre eligiendo el camino en el que invierte menos tiempo.