Los rayos de luz cambian de dirección cuando se reflejan en una superficie, se mueven de un medio transparente a otro o viajan a través de un medio cuyo composición está cambiando continuamente. La ley de la reflexión establece que, al reflexionar desde una superficie lisa, el ángulo del rayo reflejado es igual al ángulo del rayo incidente. (Por convención, todos los ángulos en óptica geométrica se miden con respecto a la normal a la superficie, es decir, a una línea perpendicular a la superficie). El rayo reflejado siempre está en el plano definido por el rayo incidente y la normal a la superficie. superficie. La ley de la reflexión se puede utilizar para comprender las imágenes producidas por espejos planos y curvos. A diferencia de los espejos, la mayoría de las superficies naturales son rugosas en la escala de la longitud de onda de la luz y, como consecuencia, los rayos de luz incidentes paralelos se reflejan en muchas direcciones diferentes o de manera difusa. La reflexión difusa es responsable de la capacidad de ver la mayoría iluminado superficies desde cualquier posición: los rayos llegan a los ojos después de reflejarse en cada parte de la superficie.
ángulo de incidencia y ángulo de reflexión Para una superficie lisa, el ángulo de incidencia (θ1) es igual al ángulo de reflexión (θ2), medido con referencia a la normal (línea perpendicular) a la superficie. Encyclopædia Britannica, Inc.
Reflexión de la luz en un espejo Según la ley de la reflexión, las imágenes se reflejan desde una superficie lisa, como un espejo, en el mismo ángulo (θ2) como el ángulo de incidencia (θ1). Cuando el ojo ve un objeto en un espacio tridimensional en un espejo, en realidad está viendo una imagen a lo largo de las líneas de visión creadas por el reflejo de la luz de la superficie del espejo. Encyclopædia Britannica, Inc.
Reflexión difusa de la luz Cuando la luz incide sobre superficies rugosas, se refleja en muchos ángulos. Este reflejo difuso permite que los objetos iluminados se vean desde casi cualquier lugar en la línea de visión. Encyclopædia Britannica, Inc.
Cuando la luz que viaja en un medio transparente encuentra un límite con un segundo medio transparente (por ejemplo, aire y vidrio), una parte de la luz se refleja y una parte se transmite al segundo medio. A medida que la luz transmitida se mueve hacia el segundo medio, cambia su dirección de viaje; es decir, se refracta. La ley de refracción, también conocida como ley de Snell, describe la relación entre el ángulo de incidencia (θ1) y el ángulo de refracción (θ2), medida con respecto a la normal (línea perpendicular) a la superficie, en términos matemáticos: norte 1sin θ1= norte 2sin θ2, dónde norte 1y norte 2son los índice de refracción del primer y segundo medio, respectivamente. El índice de refracción de cualquier medio es una constante adimensional igual a la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y su velocidad en ese medio.
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ley de refracción La ley de refracción, o ley de Snell, predice el ángulo en el que un rayo de luz se doblará o refractará al pasar de un medio a otro. Encyclopædia Britannica, Inc.
Comprender la refracción y por qué cambia la velocidad de la luz cuando viaja a través del vidrio. Aprenda sobre la refracción y cómo cambia la velocidad de la luz en el vidrio. MinutePhysics (un socio editorial de Britannica) Vea todos los videos de este artículo
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Por definición, el índice de refracción para un vacío es exactamente 1. Debido a que la velocidad de la luz en cualquier medio transparente es siempre menor que la velocidad de la luz en el vacío, los índices de refracción de todos los medios son mayores que uno, con índices para materiales transparentes típicos entre uno y dos. Por ejemplo, el índice de refracción del aire en condiciones estándar es 1.0003, el agua es 1.33 y el vidrio es aproximadamente 1.5.
Las características básicas de la refracción se derivan fácilmente de la ley de Snell. La cantidad de curvatura de un rayo de luz cuando cruza un límite entre dos medios viene dictada por la diferencia en los dos índices de refracción. Cuando la luz pasa a un medio más denso, el rayo se inclina hacia lo normal. Por el contrario, la luz que emerge oblicuamente de un medio más denso se desvía de lo normal. En el caso especial en el que el haz incidente es perpendicular al límite (es decir, igual al normal), no hay cambio en la dirección de la luz cuando ingresa al segundo medio.
La ley de Snell gobierna las propiedades de imagen de lentes . Los rayos de luz que pasan a través de una lente se curvan en ambas superficies de la lente. Con un diseño adecuado de las curvaturas de las superficies, se pueden realizar varios efectos de enfoque. Por ejemplo, los rayos que inicialmente divergen de una fuente puntual de luz pueden ser redirigidos por una lente para converger en un punto en el espacio, formando una imagen enfocada. La óptica del ojo humano se centra en las propiedades de enfoque de la córnea y el cristalino. Los rayos de luz de objetos distantes atraviesan estos dos componentes y se enfocan en una imagen nítida en la retina sensible a la luz. Otros sistemas de imágenes ópticas van desde aplicaciones simples de lente única, como la lupa, los anteojos y la lente de contacto, hasta configuraciones complejas de múltiples lentes. No es inusual que una cámara moderna tenga media docena o más de elementos de lente separados, elegidos para producir aumentos específicos, minimizar las pérdidas de luz a través de reflejos no deseados y minimizar la distorsión de la imagen causada por las aberraciones de la lente.
Lente doble convexa Una lente doble convexa, o lente convergente, enfoca los rayos de luz divergentes o borrosos de un objeto distante refractando (doblando) los rayos dos veces. En la parte frontal de la lente, los rayos se desvían hacia la normal (la perpendicular a la superficie) porque el vidrio es un medio más denso que el aire y, en la parte posterior de la lente, los rayos se desvían de la normal ya que los rayos pasan al medio menos denso del aire. Esta doble curvatura hace que los rayos converjan en un punto focal detrás de la lente para que se pueda ver o fotografiar una imagen más nítida. Encyclopædia Britannica, Inc.
