Refracción y reflexión total

Cuando un rayo de luz de un medio a otro cuyo índice de refracción es mayor, por ejemplo del aire al vidrio, los rayos refractados se acercan a la normal con respecto a los rayos incidentes. Si el ángulo de incidencia es de i el ángulo de refracción se denomina ángulo limite y lo denotamos como     r’ ⁱ

En la siguiente figura se representa varios rayos (A, B, C Y D) que incide desde el aire hacia el vidrio.

Se puede observar que todos los rayos que penetran en el segundo medio, están contenidos en un cono cuyo ángulo del vértice es el ángulo límite.

Según la ley de Shell, el ángulo límite para el cual ocurre este fenómeno, se expresa como:

Es decir   sen 90º / sen ‘l = n₂ / n₁

              sen ‘l  = n₂ / n₁

Por el contrario, si el índice del segundo medio es menor, como del  vidrio al aire, los rayos refractados se alejan de la normal.

Observa que el rayo refractado se propaga en dirección paralela a la superficie.

Si el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo limite, toda la luz se refleja y se produce entonces la reflexión total. En este caso, el ángulo limite i, , según la ley de Shell es:

Y por tanto,

sen  ‘l / sen90º = n₂ / n₁

sen ‘l  = n₂ / n₁

                           

Un fenómeno que tiene mucha relación con la reflexión total es de los espejismos. Estos se producen cuando el índice de refracción de un medio cambia cierta dirección, dando origen a una refracción continua de los rayos luminosos y, por tanto, a una desviación de la trayectoria rectilínea inicial. Así, en los días calurosos, el aire que se encuentra justo encima de la superficie terrestre presenta un menor índice de refracción que el aire de las capas superiores, por lo que da la impresión de la existencia de agua en el suelo y de comportarse de manera similar a un espejo.