Refracción de la luz — Educación física, 14–17
Por qué la luz cambia de dirección al entrar en otro material y cómo predecir su nueva dirección.
La idea
La refracción es el cambio de dirección de la luz al atravesar una frontera, como del aire al vidrio o al agua. La luz cambia de velocidad en el nuevo material y por eso su trayectoria suele desviarse. Los ángulos se miden desde la normal, una línea imaginaria perpendicular a la superficie.
Por qué hace falta
El modelo de línea recta funciona mientras la luz permanece en un solo material, pero no explica por qué una moneda parece cambiar de posición bajo el agua o por qué una lente concentra la luz. La refracción se estudió para predecir estos cambios en las fronteras entre materiales. El problema esencial es que la luz no viaja a la misma velocidad en todas las sustancias transparentes.
Un ejemplo resuelto
Un rayo pasa del aire al vidrio con un ángulo de incidencia de 30°. Tomamos n_aire = 1,0 y n_vidrio = 1,5, y usamos n₁ sen i = n₂ sen r. Así, sen r = 1,0 × sen30° ÷ 1,5 = 1/3, por lo que r ≈ 19,5°. El rayo se desvía hacia la normal.
El error habitual
Muchas personas miden el ángulo desde la superficie en vez de desde la normal. Es un error comprensible porque la superficie se ve y parece la línea de referencia más evidente. Sin embargo, las ecuaciones usan la normal: si el rayo forma 30° con la superficie, forma 60° con la normal.
Fuera de la escuela
Las gafas usan lentes con una forma precisa para refractar la luz y formar imágenes nítidas en la retina. Las cámaras, los microscopios y los telescopios usan la misma idea para controlar dónde converge la luz. Las fibras ópticas guían la luz mediante reflexiones internas repetidas y permiten transmitir información a grandes distancias.
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