Ambos son fenómenos físicos que puede experimentar un rayo de luz. En la reflexión, el rayo de luz repercute sobre una superficie y en la refracción el rayo de luz que pasa de un medio a otro cambia su ángulo de propagación.
Reflexión de la luz
Es el fenómeno que se produce cuando tenemos la sensación de que un rayo de luz rebota sobre una superficie.
Lo que ocurre en realidad es que el rayo de luz se devuelve al colisionar con un medio distinto al que se desplaza, como ocurriría cuando se patea una pelota contra un muro.
En la reflexión de la luz se puede diferenciar el rayo original o rayo incidente y el rayo que se devuelve o rayo reflejado. En el punto donde el rayo incidente y el reflejado se ubican y se traza una línea imaginaria perpendicular a la superficie que se conoce como normal.
Entre el rayo incidente y la normal se forma el ángulo de incidencia, y entre la normal y el rayo reflejado se forma 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.
La luz tiene una frecuencia de onda y una velocidad que es igual tanto en el rayo incidente como en el rayo reflejado. La intensidad de la luz reflejada es más baja que la luz incidente.
Leyes de la reflexión de la luz
Las leyes de la reflexión de la luz exponen la transmisión del rayo de luz cuando se devuelve. Existen dos leyes:
Primera ley: el rayo incidente, la normal a 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 son iguales. Si el ángulo de incidencia es igual a 30 °C, el ángulo de reflexión es igual a 30 °C. Si la luz incide rectamente el ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión son iguales a 0 °C, por lo que la luz se verá reflejada invirtiendo el sentido de la propagación.
Ejemplos de reflexión de la luz
La reflexión de la luz ocurre en la naturaleza en distintas situaciones y con varias aplicaciones.
Horno solar
En distintos lugares se utiliza la luz del sol para cocinar, por medios de hornos solares diseñados con superficies curvas pulidas que reflejan y concentran los rayos en una pequeña área.
El Centro Nacional de Investigación Científica de Francia edificó un horno solar en Odeillo para el estudio de las propiedades de materiales en ambientes de grandes temperaturas solares. Este horno se basa en la concentración de los rayos solares por reflexión, logrando alcanzar 1000 kilowatts por metro cuadrado.
Formación de imágenes en espejos
Es una superficie lisa donde repercuten los haces de luz y se forma una imagen por efecto de la reflexión de la luz. Los espejos más frecuentes son los planos construidos a partir de una pieza de vidrio cubierta por un lado con nitrato de plata o de aluminio.
Caleidoscopios
Es un instrumento óptico que radica de un tubo con espejos interiores y con pedazos de vidrios de colores. Se crean figuras de patrones variados multicolores, por efecto de la reflexión de la luz en el interior del juguete.
Reflexión interna total
Es una reflexión especial que se puede observar en las gemas como los diamantes. La luz entra en el diamante con tal inclinación que los rayos se reflejan dentro del cristal, rebotando los rayos contra las caras internas.
Halo solar
Se aprecia un círculo difuso que rodea el sol, esto se produce por la reflexión de la luz del sol en la superficie de las gotas de agua que flotan en la atmósfera.
Refracción de la luz
La refracción de la luz se da cuando la luz pasa de un medio a otro. Es el fenómeno que explica por qué un objeto recto se ve doblado cuando lo introducimos en agua. El rayo de luz se descarría al pasar a un medio diferente del que procede.
La refracción de la luz se da en la superficie de separación de los medios de distinta densidad como el aire y el agua o el aire y el vidrio, lo que sobresalta la velocidad de propagación de la luz. El desvío de la trayectoria de propagación será mayor a diferencia de la velocidad de expansión en los dos medios.
En la refracción de la luz se diferencia el rayo incidente y el rayo refractado. Entre el rayo incidente y la línea normal se crea el ángulo de incidencia. Mientras que entre el rayo refractado y la normal se forma el ángulo de refracción.
Cada medio tiene un índice de refracción (n) que es la relación entre la velocidad de propagación de la luz en el vacío (c) y la velocidad de la propagación de la luz en ese medio (v): n = c / v
El índice de refracción es contrariamente proporcional a la velocidad de la luz en el medio; el mayor repertorio de refracción menor velocidad de propagación y viceversa. El agua y el plástico es mayor que 1 y no tiene unidades, ya que, es una proporción entre velocidades.
Leyes de la refracción
Las leyes de la refracción exponen cómo se produce este fenómeno. Fue el físico y matemático Christiaan Huygens quien derivó estas leyes que son las siguientes:
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 un mismo plano.
Segunda ley: los índices de refracción n1 y n2, el ángulo de incidencia α1 y el ángulo de refracción α2 se relacionan por la siguiente expresión: n1. sen (α2 ) =n2. sen (α2)
Cuando la luz quebranta perpendicularmente (ángulo de incidencia igual a 0) no hay desvío de la luz, es decir, el rayo incidente sigue su trayectoria lineal.
Ejemplos de la refracción de la luz
La refracción de la luz contiene distintos fenómenos en los que nos hallamos en nuestro día a día, a continuación te presentamos algunos ejemplos.
La pajilla discontinua
Cuando un objeto recto, como un lápiz o una pajilla, se encaja en un vaso de agua u otro líquido, pareciera que se quiebra.
Imagen doble en tanques de agua
El agua posee un índice de refracción diferente del aire. Por eso cuando vemos objetos o seres dentro de un acuario, podemos observar más de una imagen.
Refractometría
El índice de refracción de una sustancia sirve para enseñar la concentración de algunos compuestos. Para eso se usa un instrumento llamado refractómetro, donde se sitúan unas gotas de la solución en una superficie prismática y se mide el ángulo de refracción.
Reflexión y Refracción de la Luz
| Reflexión de la luz | Refracción de la luz | |
| Definición | Fenómeno óptico donde el rayo de luz rebota cuando se encuentra con un material. | Fenómeno óptico donde el rayo de luz cambia de dirección al atravesar un medio de diferente densidad. |
| Componentes
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Rayo incidente
Rayo reflejado Superficie reflectante Línea normal Ángulo de incidencia Ángulo de reflexión.
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Rayo incidente
Rayo refractado Superficie entre medios Línea normal Ángulo de incidencia Ángulo de refracción. |
| Medio | Se produce en el mismo medio. | Se produce en la frontera entre dos medios de diferente densidad. |
| Leyes | La normal y los rayos incidente y reflejado están en el mismo plano
Ángulo de incidencia = ángulo de reflexión.
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La normal y los rayos incidente y refractado están en el mismo plano
El índice de refracción del medio 1 Por el seno del ángulo de incidencia es igual al índice de refracción del medio. 2 Por el seno del ángulo de refracción: n1. sen (α2) =n2. sen (α2). |
| Características
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La velocidad de la propagación de la luz no cambia
La frecuencia de la onda de la luz no cambia Intensidad del rayo reflejado es menor.
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La velocidad de la propagación de la luz cambia.
Depende del índice de refracción del medio. |