¿Qué diferencia refracción y reflexión?

Reflexión de la luz
El ángulo de incidencia de la luz y el ángulo de reflexión son iguales
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Las ondas, tanto mecánicas como electromagnéticas, se propagan como fenómenos ondulatorios a través del espacio.

Cuando una onda pasa de un medio a otro con diferentes propiedades, esta sufre un cambio en su dirección que puede ser de tres tipos:

  • Reflexión: el cambio de dirección supone que la onda vuelve al medio de procedencia. La onda es reflejada en la superficie de separación entre los dos medios.
  • Refracción: la onda pasa al nuevo medio pero con una trayectoria diferente. La onda incide con un cierto ángulo en la superficie de separación entre los dos medios y pasa al otro medio formando un ángulo diferente. Además del cambio de dirección, generalmente también implica un cambio en la velocidad de propagación.
  • Difracción: es un cambio en la dirección de propagación cuando una onda pasa a través de una rendija o cuando se encuentra con un obstáculo y las ondas se curvan.

Los dos primeros, la reflexión y la refracción, se dan siempre que una onda se encuentra con una superficie que separa dos medios con diferentes propiedades, y casi siempre se dan los dos a la vez: una parte de las ondas sufren reflexión y otra parte refracción.

Si el nuevo medio es completamente opaco no habrá refracción, solo reflexión, pues la onda no podrá pasar al medio opaco.

Aunque como se ha mencionado, la refracción, reflexión y difracción afectan a todo tipo de onda, a continuación nos centraremos en la luz, pero hay que tener claro que ocurre en todos los tipos de ondas.

Reflexión

Reflexión especular sobre un lago
Ejemplo de reflexión especular sobre un lago

La reflexión de las ondas de luz ocurre cuando se propagan por un medio, se encuentran con la superficie de un medio distinto y las ondas cambian de dirección volviendo al medio de origen.

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La onda no abandona el medio por el que se propaga, por eso la reflexión es un fenómeno que ocurre en el mismo medio.

Además, en la reflexión no cambian las propiedades de las ondas de luz y se mantiene la velocidad, frecuencia y longitud de onda.

En el caso de la reflexión de la luz, se cumplen las llamadas leyes de la reflexión:

  • Primera Ley: la onda incidente y la onda reflejada están en un mismo plano (plano de reflexión).
  • Segunda Ley: el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión, medido respecto a la normal (perpendicular) del plano de reflexión y la superficie de reflexión.
Leyes de la reflexión de la luz
El ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión son iguales

Cuando un haz de luz incide sobre una superficie plana o pulida, todos los rayos reflejados permanecen paralelos entre sí. Este tipo de reflexión se conoce como reflexión especular o regular y es la que se da, por ejemplo, en los espejos.

Si la superficie de reflejo es irregular, los rayos reflejados no serán paralelos, ya que el ángulo de incidencia en cada punto será diferente, y se produce la conocida como reflexión difusa.

Reflexión especular y reflexión difusa
En la reflexión especular, los rayos reflejados permanecen paralelos entre sí.

Refracción

Ejemplo de refracción en un vaso de agua
Ejemplo de refracción en un vaso de agua

La refracción de la luz ocurre cuando la luz pasa de un medio con un determinado índice de refracción a otro con un índice de refracción diferente. La luz sufre un cambio en la dirección de propagación y también en su velocidad.

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De forma general, la refracción sigue esta reglas:

  • Al igual que en la reflexión, el rayo incidente y el rayo refractado se sitúan en un mismo plano junto a la línea normal.
  • La relación entre el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción sigue la Ley de Snell.
Esquema de ángulos de refracción de la luz
Esquema de los ángulos de refracción de la luz

Ley de Snell

El índice de refracción de un medio es igual a la velocidad de la luz en el vacío entre la velocidad de la luz en el medio estudiado.

La Ley de Snell, también llamada Ley de Snell-Descartes, establece que el seno del ángulo de incidencia multiplicado por el índice de refracción del medio, es igual al seno del ángulo de refracción multiplicado por el índice de refracción del medio refractario:

Fórmula Ley de Snell

Donde:

  • n1 es el índice de refracción del medio 1
  • θ1 es el ángulo de incidencia
  • n2 es el índice de refracción del medio 2
  • θ2 es el ángulo de refracción

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