Calcular el ángulo de refracción con la ley de Snell
Escribe tres de los cuatro datos. Los ángulos se miden desde la normal (la perpendicular a la superficie). Por defecto, la luz pasa del aire al agua.
En resumen
La ley de Snell relaciona los ángulos de la luz al cambiar de medio: n₁ · sen θ₁ = n₂ · sen θ₂. Un rayo que pasa del aire (n = 1) al agua (n = 1,33) con 30° se refracta a sen θ₂ = sen 30° / 1,33, es decir, θ₂ ≈ 22,1°: se acerca a la normal.
Ley de Snell
El índice de refracción n dice cuántas veces más despacio va la luz en un medio que en el vacío. Al entrar en un medio de mayor índice, la luz se frena y se acerca a la normal; al salir a uno de menor índice, se aleja.
- n₁ y n₂: índices de refracción de los dos medios, sin unidades (aire 1, agua 1,33).
- θ₁: ángulo de incidencia y θ₂: ángulo de refracción, medidos desde la normal (la perpendicular a la superficie).
- c: velocidad de la luz en el vacío y v: su velocidad en el medio.
Ejemplos resueltos
Un rayo pasa del aire al agua con 30°
sen θ₂ = 1 · sen 30° / 1,33 ≈ 0,376, así que θ₂ ≈ 22,1°.
Probar este ejemploDel aire al vidrio (n = 1,5) con 45°
sen θ₂ = sen 45° / 1,5 ≈ 0,471, así que θ₂ ≈ 28,1°.
Probar este ejemploDel agua al aire con 30°
sen θ₂ = 1,33 · sen 30° = 0,665, así que θ₂ ≈ 41,7°: se aleja de la normal.
Probar este ejemploLa luz entra desde el aire con 40° y se refracta a 25°. ¿Qué índice tiene el medio?
n₂ = sen 40° / sen 25° ≈ 0,643 / 0,423 ≈ 1,52: es vidrio.
Probar este ejemploÍndices de refracción
| Vacío y aire | 1 |
|---|---|
| Agua | 1,33 |
| Alcohol | 1,36 |
| Vidrio común | 1,5 |
| Cuarzo | 1,54 |
| Diamante | 2,42 |
Ángulo límite y reflexión total
Del agua al aire el ángulo límite es de 48,75°: si la luz llega más inclinada, no sale y se refleja entera. Es el principio de la fibra óptica y de por qué el brillo del diamante (límite de solo 24,4°) es tan intenso.
Un poco de historia
Lleva el nombre de Willebrord Snell, que la encontró en 1621 sin publicarla, y Descartes la dio a conocer en 1637. Pero el primero en describirla fue el matemático persa Ibn Sahl, hacia el año 984, en un tratado sobre lentes y espejos que concentran la luz.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la fórmula de la ley de Snell?
n₁ · sen θ₁ = n₂ · sen θ₂, con n el índice de refracción de cada medio y los ángulos medidos desde la normal. Del aire (n = 1) al agua (n = 1,33) con 40°: sen θ₂ = sen 40° / 1,33 ≈ 0,483, así que θ₂ ≈ 28,9°.
¿Cómo se calcula el ángulo de refracción?
Despejando de la ley de Snell: sen θ₂ = n₁ · sen θ₁ / n₂. Un rayo que pasa del aire al agua con 40° se refracta con 28,9°.
¿Cómo se calcula el índice de refracción?
Dividiendo la velocidad de la luz en el vacío entre la del medio (n = c / v), o con la ley de Snell midiendo los dos ángulos: n₂ = n₁ · sen θ₁ / sen θ₂.
¿Qué es el ángulo límite?
El ángulo de incidencia a partir del cual la luz ya no pasa al otro medio y se refleja entera. Solo existe al pasar a un medio de menor índice: sen θ_L = n₂ / n₁.
También te puede servir. Calculadoras relacionadas.
- Lentes y espejos: imagen, aumento y dioptríasElige la lente o el espejo y escribe dos de los tres datos: distancia focal, distancia del objeto y distancia de la imagen (todas en cm y positivas si la imagen es real). Con la altura del objeto verás la de la imagen.Calcular
- Ondas: velocidad, longitud de onda y frecuenciaEscribe dos de los tres datos. Para el sonido en el aire, la velocidad es unos 343 m/s; para la luz, 300 000 000 m/s (3e8).Calcular
- Energía de un fotón y efecto fotoeléctricoEscribe la longitud de onda en nanómetros o la frecuencia. Si además escribes el trabajo de extracción del metal (en eV), verás si hay efecto fotoeléctrico y con qué energía salen los electrones.Calcular
- Seno, coseno y tangente (y grados ↔ radianes)Escribe el ángulo en grados o en radianes. Verás todas sus razones trigonométricas, el cuadrante en que está y el ángulo en la otra unidad.Calcular
- Efecto DopplerEscribe la frecuencia que emite la fuente y la velocidad de cada uno (0 si está quieto), y elige si se acerca o se aleja del otro.Calcular