Los rayos de luz pueden experimentar dos fenómenos físicos: refracción y reflexión. En el primero el rayo de luz que pasa de un medio a otro modifica su ángulo de propagación; en el segundo el rayo de luz rebota sobre la superficie.
| Refracción | Reflexión | |
| Definición | La refracción se da cuando la luz pasa de un medio a otro, sufriendo una desviación en el mismo traslado | La reflexión de la luz se produce cuando el rayo de luz produce un rebote en la superficie |
| Ejemplos | Palo o pajilla en el agua (efecto de corte o doblez), doble imagen en una pecera | Espejo, caleidoscopio, halo solar |
¿Qué es la refracción de la luz?
La refracción se presenta cuando la luz pasa de un medio a otro, algo que sucede con asiduidad aunque no prestemos atención. Es justamente el fenómeno que explica por qué un objeto recto se ve doblado cuando lo introducimos al agua y que a muchos filósofos fenomenistas lo llevaron a declarar ¡que los sentidos engañaban! Lo que sucede es que los rayos sufren una desviación cuando pasa a un medio diferente respecto del que procede.
Entonces la refracción se produce cuando hay una modificación de los medios donde se propaga la luz, con diferente densidad como el aire y el agua, el aire y el vidrio, lo que afecta la velocidad de propagación de la luz. El desvío de la dirección de la propagación será mayor a mayor diferencia de velocidad en la misma en los dos medios.
En la refracción se puede distinguir el rayo incidente y el refractado. Entre el primero y la línea normal se forma un ángulo de incidencia; mientras que entre el refractado y la línea normal se forma el ángulo de refracción.
Por supuesto, hay índices de refracción y si hay índices podemos mencionar una fórmula matematizable. Aquel (n) es la relación entre la velocidad de propagación de la luz en el vacío (C) y la velocidad de propagación de la luz en ese medio (V): n=c/v.
El índice de refracción es inversamente proporcional a la velocidad de la luz en el medio; esto quiere decir que a mayor índice de refracción menor será la velocidad de propagación.
Leyes de la refracción
Las leyes de refracción explican como se produce este fenómeno. El físico y matemático Christaan Huygens fue quien las dedujo.
- Primera ley: el rayo incidente en la superficie de separación de dos medios, la normal a la superficie en el punto de incidencia y el rayo refractado están en el mismo plano.
- Segunda ley: los índices de refracción n1 y n2, el ángulo de incidencia α 1 y el ángulo de refracción α 2 se relacionan en la siguiente fórmula: n1. sen (α2 ) =n2. sen (α2).
Un caso importante a aclarar es que cuando la luz incide perpendicularmente, con un ángulo de incidencia que sería 0, no hay desvío de luz; es decir, el rayo incidente sigue su trayectoria lineal.
Ejemplos de refracción
La refracción de la luz se puede percibir en múltiples fenómenos diarios. A continuación se mencionan algunos de ellos.
Pajilla en vaso de agua
Este es un caso típico de refracción y también una experimentación observable cotidiana. Se ve la diferencia entre la parte de la pajilla en el aire y la que se introduce en el agua, dando un lugar a un efecto de corte o doblez.
La imagen doble
La maravilla de los rayos de luz: como la refracción es diferente en el agua que por fuera, se pueden producir imágenes dobles (algo evidente en cualquier pecera).
¿Qué es la reflexión de la luz?
La reflexión de la luz es un fenómeno que se produce cuando tenemos la sensación que el rayo de luz rebota sobre la superficie. Lo que ocurre aquí es que el rayo de luz se devuelve al chocar con un medio diferente que se desplaza.
En la reflexión hay una distinción clara: el rayo original o incidente y el rayo que se devuelve o reflejado. Hay un punto donde ambos rayos se encuentran, trazándose una línea imaginaria perpendicular a la superficie que se conoce como normal.
Entre el rayo incidente y la línea normal se encuentra el ángulo de incidencia; entre el rayo reflejado y la normal el ángulo de reflexión. Así, la dirección en que se refleja la luz depende de la forma de la superficie reflectante y de la dirección del rayo incidente.
Si bien la luz posee una frecuencia de onda y una velocidad que es igual tanto en el rayo incidente como en el reflejado; sin embargo, la intensidad de la luz reflejada es más baja que la incidente.
Leyes de la reflexión
Las leyes de la reflexión de la luz son aquellas deducciones que explican la propagación del rayo de luz cuando se devuelve.
- Primera ley: el rayo incidente, la normal de la superficie de incidencia y el rayo reflejado están en el mismo plano.
- Segunda ley: el ángulo de incidencia α y el ángulo de reflexión β, como demuestra el dibujo de arriba, son iguales. Por lo tanto, si un ángulo es de 30°, el otro también es de 30°. Al igual que la refracción, si la luz incide de manera perpendicular el ángulo de incidencia y de reflexión serán iguales en 0°. La luz será reflejada invirtiendo el sentido de la propagación.
Ejemplos de reflexión
La reflexión de la luz también ocurre en muchos fenómenos de lo cotidiano, tanto naturales como artificiales. A continuación algunos ejemplos de los mismos.
Halo solar
Este círculo difuso alrededor del sol, enigmático para muchos, es un ejemplo de reflexión de la luz. La reflexión de la luz del sol se produce en la superficie de las gotas de agua que flotan en la atmósfera.
Reflexión interna
Esta es una reflexión que se puede observar en gemas, como los diamantes. La luz entra en el diamante con una determinada inclinación, haciendo que los rayos se reflejen dentro del cristal: es decir, rebotan en sus múltiples caras internas.
Caleidoscopios
Un caleidoscopio, muy entretenido para los niños, es un instrumento que consiste en tubos de espejos interiores y trozos de vidrios de colores. A medida que se gira el mismo se obtienen diversos patrones, que es un efecto de la reflexión solar en el mismo interior del juguete.
Espejos
Y terminamos los ejemplos con uno de los objetos más masivos y que en un pasado tuvieron toda su cuota de misterio como son los espejos. Estos por definición es una superficie lisa donde los haces de luz rebotan y se forma una imagen por efecto de la reflexión de la luz.