7.2 Refracción
Al ver la imagen de la derecha recordarás fácilmente en qué consiste el fenómeno dela refracción:
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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).
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.
Los fundamentos de este fenómeno son las llamadas 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 lo aclara:
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Te invito a que juegues con la siguiente simulación que explora la desviación de la luz entre dos medios con distintos índices de refracción. Ve cómo el cambiar de aire a agua y a vidrio cambia el ángulo de refracción y de reflexión. Clica en Introducción, cambia los materiales de los dos medios a tu antojo y manipula el puntero láser para ver los rayos y sus desviaciones:
¿POR QUÉ SE REFRACTA LA LUZ?
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.