Reflexión y refracción

Reflexión y refracción
Prof. Jesús Hernández Trujillo
Facultad de Química, UNAM
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 1/17
•
Óptica:
estudio del comportamiento de la luz y en
general de la radiación electromagnética
Óptica física
Óptica geométrica
La luz se describe
mediante frentes de
onda
⇓
•
Reflexión
•
Refracción
vs
Se analiza el
comportamiento
ondulatorio de la
radiación
electromagnética
⇓
•
Interferencia
•
Difracción
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 2/17
Ejemplo:
Tomado de: Física, Alonso & Finn,
Addison–Wesley Iberoamericana, 1992
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 3/17
Cuando una onda se encuentra con una interfase se
observan los fenómenos de reflexión y refracción
superficie lisa
En la refracción cambia la dirección de la luz al
transmitirse de un medio a otro
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 4/17
Cuando una onda se encuentra con una interfase se
observan los fenómenos de reflexión y refracción
superficie no lisa
reflexión difusa
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 4/17
La velocidad de las ondas depende del medio de
propagación
Índice de refracción:
Cociente de la rapidez de la luz
en el vacío entre la rapidez en un
material
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 5/17
La velocidad de las ondas depende del medio de
propagación
Índice de refracción:
Cociente de la rapidez de la luz
en el vacío entre la rapidez en un
material
n=
c
v
,
n > 1 en un material
Esto significa que
v∼
1
n
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 5/17
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 6/17
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 7/17
Leyes de reflexión y refracción
n1
medio 1
θi
θr′
medio 2
n2
θr
normal
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 8/17
Leyes de reflexión y refracción
n1
medio 1
θi
Experimentalmente:
1. Los rayos incidente, reflejado,
refractado y la normal están en
el mismo plano
θr′
medio 2
n2
θr
normal
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 8/17
Leyes de reflexión y refracción
n1
medio 1
θi
θr′
medio 2
n2
θr
normal
Experimentalmente:
2. El ángulo de incidencia y de
reflexión son iguales para cualquier par de materiales y para
todas las longitudes de onda
θi = θr′
Ley de reflexión
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 8/17
Leyes de reflexión y refracción
n1
medio 1
θi
Experimentalmente:
θr′
medio 2
n2
3. El cociente de los senos de los
ángulos de incidencia y refracción
es constante e igual al inverso del cociente de los
índices de refracción
θr
normal
Ley de Snell
sen θi
sen θr
=
n2
n1
≡ n21
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 8/17
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 9/17
Casos:
1. n21 > 1
sen θi = n21 sen θr
sen θi > sen θr
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 10/17
Casos:
2. n21 < 1
sen θi = n21 sen θr
sen θi < sen θr
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 11/17
Casos:
3. Reflexión interna total
∃θi = θc tal que θr = π/2
n21 < 1
sen θc = n21 sen π/2
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 12/17
Ejemplos de reflexión interna total:
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 13/17
Ejemplos de reflexión interna total:
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 14/17
Ejemplos de reflexión interna total:
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 15/17
Aspecto ondulatorio de la luz:
La frecuencia de un rayo de luz no cambia al pasar de
un material a otro
•
•
En el vacío:
c
,
ν=
λ0
c = νλ0
v
ν= ,
λ
v = νλ
En un material:
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 16/17
Aspecto ondulatorio de la luz:
La frecuencia de un rayo de luz no cambia al pasar de
un material a otro
•
•
En el vacío:
c
,
ν=
λ0
c = νλ0
v
ν= ,
λ
v = νλ
En un material:
Por lo tanto:
νλ0
c
;
n= =
v
νλ
λ0
n=
λ
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 16/17
Es decir:
El índice de refracción depende de λ
(dispersión)
A menor λ mayor n
Substancias reales/J. Hdez. T– p. 17/17