La refracción
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Si un haz pasa de un medio a otro en que la velocidad de propagación es distinta se observa un desvío del haz. Es dice que el haz fue refractado.
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Comparación mecánica, la desigualdad de terreno desvía
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Si un vehículo sufre mas resistencia en una de sus ruedas tendera a desviarse hacia aquel lado:
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Propagación por la curva
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Uno de los fenómenos curiosos de las ondas es que son capaces de propagar detrás de un objeto. Dependiendo del tamaño del largo de la onda el objeto afecta o no a la onda: si es mas pequeña tendera a crear sombras mientras si es mas grande incurrirá en la zona detrás.
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Principio de Huygens
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Un nuevo frente de onda se puede armar en función de sumar múltiples fuentes que emiten en forma esférica.
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Aplicando el principio de Huygens a un espejo
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En un espejo el frente de onda que surja de la reflexión se puede construir en base a múltiples fuentes sobre el mismo elemento que refleja:.
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Aplicando el principio de Huygens al proceso de refracción
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Ante una interface que separa medios de distinta velocidad de propagación se puede construir el nuevo frente con el principio de Huygens. De este se observa que se cumple una relación entre el angulo de incidencia y el de salida en función de la velocidad de la señal en cada medio:
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Ecuación de Snell
Ecuación
En base a la trigonometria se observa que:
• el angulo de incidencia es $\theta_1$
&bull: el angulo de salida es $\theta_2$
• si en el primer medio la velocidad es $c_1$ el cateto opuesto al angulo $\theta_1$ sera $c_1\Delta t$ con $\Delta t$ el tiempo transcurrido
• si en el segundo medio la velocidad es $c_2$ el cateto opuesto al angulo $\theta_2$ sera $c_2\Delta t$ con $\Delta t$ el tiempo transcurrido
• la hipotenusa es común e igual por ambas partes.
Calculando con los datos la hipotenusa e igualando estos se obtiene que se tiene
$\displaystyle\frac{ c_1 }{\sin \theta_1 }=\displaystyle\frac{ c_2 }{\sin \theta_2 }$ |
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Refracción total
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Para el caso de que el haz viaje del medio mas lento al mas rápido se puede dar que no exista un angulo de salida para el angulo de incidencia que se escoja. En este caso ocurre lo que e llama la refracción total, es decir el haz es totalmente reflejado con un angulo de salida igual al de incidencia.
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Aplicación
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Una aplicación de todos los conceptos de reflexión, refracción y dispersión se da en la formación de arco iris:
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