¿Qué dice la ley de la refracción de Snell Descartes?

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La ley de Snell-Descartes describe cómo la luz cambia de dirección al pasar de un medio a otro con diferentes índices de refracción (n1 y n2). No se refiere a la reflexión, sino a la refracción. El ángulo de refracción se determina mediante la relación matemática entre los ángulos de incidencia y refracción, y los índices de refracción de ambos medios.

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Ley de Snell-Descartes: Comportamiento de la Luz en la Refracción

La ley de Snell-Descartes, también conocida como ley de la refracción, explica cómo se comporta la luz cuando pasa de un medio a otro con diferentes índices de refracción. No describe el fenómeno de la reflexión, sino que se enfoca específicamente en la refracción, el cambio de dirección de la luz.

La ley establece que cuando un rayo de luz incide sobre una interfaz entre dos medios con índices de refracción n1 y n2, el ángulo de refracción (θ2) está relacionado con el ángulo de incidencia (θ1) y los índices de refracción de la siguiente manera:

n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)

En otras palabras, el índice de refracción del medio incidente (n1) multiplicado por el seno del ángulo de incidencia es igual al índice de refracción del medio refractado (n2) multiplicado por el seno del ángulo de refracción.

Derivación de la Ley

La ley de Snell-Descartes puede derivarse del principio de Fermat, que establece que el camino de la luz entre dos puntos es el que minimiza el tiempo. Cuando un rayo de luz incide en una interfaz, toma el camino que le permite viajar desde el medio incidente al medio refractado en el menor tiempo posible.

Al aplicar el principio de Fermat y calcular el tiempo que tarda la luz en viajar a través de los dos medios, se llega a la ecuación de la ley de Snell-Descartes.

Aplicaciones

La ley de Snell-Descartes tiene innumerables aplicaciones prácticas, que incluyen:

  • Diseño de lentes y sistemas ópticos
  • Determinación de los ángulos de refracción para diferentes materiales y longitudes de onda de luz
  • Cálculo de la velocidad de la luz en diferentes medios
  • Análisis de fenómenos como la dispersión y la reflexión interna total

Limitaciones

La ley de Sneel-Descartes solo es válida para medios lineales, homogéneos e isótropos. Esto significa que los índices de refracción deben ser constantes en todo el medio y la luz debe propagarse en líneas rectas. Además, no se aplica a materiales birrefringentes, que tienen diferentes índices de refracción para diferentes direcciones de polarización de la luz.