3. Reflexión y refracción

Imagen de RJHall en Wikimedia Commons. CC

Los fenómenos de reflexión y refracción son dos de las propiedades más interesantes de las ondas. La reflexión de una onda se ocasiona como consecuencia de la existencia de un obstáculo, habitualmente suele ser una superficie que separa dos medios, que provoca un retroceso de la onda hacia el mismo medio de que procede. Consecuentemente, puedes intuir que la velocidad de propagación no varía, ya que esta magnitud depende del medio, y las dos ondas, incidente y reflejada, tienen las mismas características. Desde la experiencia se puede extraer unas conclusiones que han conducido a las leyes experimentales de la reflexión: La dirección de propagación de la onda incidente, de la reflejada y de la recta normal a la  superficie que separa  dos medios, se sitúan en el mismo plano. El ángulo que forma la dirección de propagación de la onda incidente con la recta normal a la superficie de separación se conoce por ángulo de incidencia, o simplemente ángulo incidente, y es igual al ángulo que forma la dirección de propagación de la onda tras la reflexión. A este último ángulo se le denomina ángulo de reflexión o ángulo reflejado.

La otra propiedad citada es nombrada como refracción y se identifica como el cambio de dirección de propagación que experimenta una onda al cambiar de  medio, por él que puede propagarse pero con una velocidad diferente.

El cambio de dirección es consecuencia de la variación de la velocidad de propagación.

Al igual que la reflexión, experimentalmente se puede extraer unas leyes que permiten predecir la refracción de las ondas:

• La dirección de propagación de la onda incidente, de la refractada y de la recta normal a la superficie que separa los dos medios están en el mismo plano.
• El ángulo que forma la dirección de propagación de la onda incidente, ángulo incidente, con la recta normal a la superficie de separación de los medios, y el ángulo que forma la dirección de propagación de la onda refractada con la normal, ángulo de refracción o ángulo refractado, cumplen la siguiente relación:

 

La expresión anterior se le conoce por ley de Snell.

En base a la trigonometría, es posible que hayas observado que existe un valor crítico para el ángulo según, por supuesto, de las velocidades en los medios. A ese valor se le conoce por ángulo límite y acontece cuando el ángulo refractado es igual a 90º, es decir, la refracción se produce sobre la superficie de separación de los medios. Además, a partir de ese ángulo sólo se produce reflexión.

Seguidamente, te muestro una imagen que te lleva a una animación para que entiendas lo que se expone.