1.REFRACCIÓN

8/17/2019 1.REFRACCIÓN

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IEMSF OPTICA FISICA Y GEOMETRICA PROF. CESAR DIAZ

REFRACCIÓN

Es el paso de un rayo luminoso de un medio ópi!o a oro de i"ual o di#erene densidad ópi!a $di#erene %ndi!e dere#ra!!ión&. El rayo de lu' al pasar de un medio ópi!o a oro( !am)iar* la l%nea de su raye!oria( ale+*ndose oa!er!*ndose a la normal( dependiendo eso de ,ue an denso sea el se"undo medio. As% enemos ,ue si esese"undo medio es m*s denso ,ue el primero( el rayo re#ra!ado se a!er!ar* a la normal( su!ediendo lo !onrario si

su densidad #uese menor.Por e+emplo- la lu' al ia+ar del aire al a"ua su rayo re#ra!ado se a!er!ar* a la normal( ya ,ue el %ndi!e de re#ra!!ióndel a"ua es mayor ,ue la del aire.

Fig.1

Elementos de la refracción

1. Rayo incidente ( I ). Es a,uel rayo luminoso ,ue se es* propa"ando en un primer medio ópi!o/asa in!idir en la diopra.

2. Rayo refractado (R). es a,uel rayo ,ue /a !am)iado de dire!!ión en la raye!oria ,ue llea)a(por,ue /a in"resado a oro medio ópi!o de di#erene densidad.

3. Normal (N). es a,uella l%nea de re#eren!ia ra'ada en #orma perpendi!ular a la diopra( +uso en elpuno donde su!ede la re#ra!!ión.

4. Angulo de incidencia (Ø1). Es el *n"ulo #ormado por la normal y el rayo in!idene.

5. Angulo de refracción (Ø2 ). Es a,uel *n"ulo #ormado enre la normal y el rayo re#ra!ado.

6. Punto de incidencia (p). Es a,uel puno donde o!urre la re#ra!!ión de un rayo !ual,uiera.

n1 (aire)

n2 (agua)

Dioptra o Interfase

Ø1

01

I

R B

A

N


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El *n"ulo de re#ra!!ión $01&( depende de las propiedades de los dos medios y del *n"ulo de in!iden!ia( esadependen!ia se e2presa por la rela!ión-

SenØ2 = V2 = constante Sen Ø1 V1

Donde-

34 5 elo!idad de la lu' en el medio 431 5 elo!idad de la lu' en el medio 1

6a rela!ión anerior se le ari)uye a 7ille)rord Snell( por ello es llamada Ley de Snell.

Leyes de la refracción

4. Ley del plano de incidencia. Tano la normal( el rayo in!idene y el rayo re#ra!ado se en!uenran en unmismo plano $son !oplanares&.

1. Ley o principio de reciprocidad. Si la re#ra!!ión o!urre en #orma inersa a la ,ue normalmene se /a!e(los *n"ulos siempre "uardaran la misma rela!ión.$De A a 8( o de 8 a A en la #i"ura 4&.

9. Ley de Snell. Indi!e de re#ra!!ión relaio :1(4 . :os indi!a ,ue el seno del *n"ulo de in!iden!ia $0 4 ó i&mulipli!ado por el %ndi!e de re#ra!!ión del primer medio$n4& es dire!amene propor!ional al produ!o delseno del *n"ulo de re#ra!!ión $01 ó r& por el %ndi!e de re#ra!!ión del se"undo medio $n1&.

6a diisión del seno de am)os *n"ulos nos dar* un #a!or llamado %ndi!e de re#ra!!ión relaio $:1(4 o :4(1&.

N

Ley de la refracciónCuando la lu' pasa de un medio a oro di#erene( esa se re#ra!a de)ido a ,ue la elo!idad de la lu' en los dosmedios es di#erene. En "eneral( se en!uenra ,ue la elo!idad de la lu' en !ual,uier maerial es menor ,ue laelo!idad de la lu' en el a!%o. 6a lu' se propa"a !on su m*2ima elo!idad en el a!%o. Re!ordemos ,ue el %ndi!ede re#ra!!ión $n& de un medio se de#ine !on el !o!iene-

n 5 3lu' en el a!%o 5 ! 3lu' en un medio

n1

n2

Dioptra o Interfase

i

r


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Enon!es si enemos dos medios ópi!os podemos dedu!ir-

Enon!es-

n4 5 !4 y n1 5 !1 ( pero !4 5 !1( enon!es- n4 . 4 5 n1 . 1( ó n4 5 1 4 1 n1 4

De la rela!ión aneriormene men!ionada-

SenØ2 = V2 = n1 Sen Ø1 V1 n2

Y !onsiderando- 04 5 i y 01 5 r ( enemos-

Sen i = n 2 Sen r n1

ó

Sen i x n1 = Sen r x n2

Esta es la ecuación de la ley de Snell: El seno del ángulo de incidencia multiplicado por el índice de refracción del medio 1, es igual, al seno del ángulo de refracciónmultiplicado por el índice de refracción del medio 2.

Actividad 1 de Refracción

1. Hallar la velocidad de la luz en el agua, sabiendo ue se !ro!aga en el aire " entra aesta.

2. Seg#n la le" de Snell, $allar el %ngulo de refracción, si el %ngulo de incidencia es &'(, "el ra"o entra del aire a un vidrio de n = 1.'.

). *a luz via+a a 2, -/seg en un cristal ordinario " a 22', - / seg en el agua,entonces deterine0

a l 3ndice de refracción absoluto del cristal.b l 3ndice de refracción absoluto del agua.

c l 3ndice de refracción relativo del cristal res!ecto al agua.

n1

n2

Medio 1

Medio 2


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Actividad 2

1. x!liue " grafiue cuando un ra"o de luz no sufrir% desviación al !asar de un ediocoo el agua a otro edio coo el vidrio.

2. x!liue " grafiue la le" de refracción dada !or descartes 4Snell.). 5u6 !asar% si un su+eto desde el aire, observa un ob+eto ue est% en el agua.

7Afectar% la !osición a!arente del ob+eto8 x!liue " grafiue.

i!liograf"a 9 SER7AY( Raymond A. F%si!a ; Tomo II. M!GRA7;


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