¿Qué pasa si un rayo de luz pasa de un medio a otro con índice de refracción mayor?

La Danza de la Luz: Refracción al Atravesar un Medio más Denso

La luz, esa onda electromagnética que nos permite percibir el mundo que nos rodea, no viaja siempre en línea recta. Su camino se ve influenciado por el medio que atraviesa, especialmente cuando cambia de uno a otro con diferentes propiedades. Uno de los fenómenos más interesantes que se producen en este cambio de medio es la refracción, un baile sutil donde la luz modifica su trayectoria. Pero, ¿qué sucede exactamente cuando un rayo de luz se adentra en un terreno con un índice de refracción mayor?

Imaginemos un rayo de luz, proveniente del aire (con un índice de refracción cercano a 1), que se dirige hacia una superficie de vidrio (con un índice de refracción alrededor de 1.5). Al llegar a la interfaz entre estos dos medios, la luz no continúa su camino en línea recta. En cambio, experimenta una desviación.

La clave para entender esta desviación reside en el concepto de índice de refracción. Este índice, representado generalmente con la letra n, es una medida de la velocidad de la luz en un determinado medio. Cuanto mayor es el índice de refracción, más lento viaja la luz en ese medio. En nuestro ejemplo, la luz viaja más lentamente en el vidrio que en el aire.

¿Qué implica esto?

Al entrar en el medio más denso (el vidrio en nuestro caso), la luz se ve “frenada”. Para visualizarlo, podemos imaginar una fila de soldados marchando, entrando desde un terreno llano (el aire) a un terreno arenoso (el vidrio) en un ángulo. Los soldados que pisan primero la arena se ralentizan, provocando que la fila se incline hacia esa dirección.

De forma similar, el rayo de luz se desvía acercándose a la normal, que es una línea imaginaria perpendicular a la superficie en el punto donde el rayo de luz la toca. Esta desviación se traduce en que el ángulo de refracción, el ángulo entre el rayo refractado y la normal, disminuye en comparación con el ángulo de incidencia, el ángulo entre el rayo incidente y la normal.

En resumen:

• La luz se desvía acercándose a la normal.
• El ángulo de refracción disminuye respecto al ángulo de incidencia.

Esta desviación no es arbitraria; está regida por la Ley de Snell, que establece una relación matemática entre los ángulos de incidencia y refracción, y los índices de refracción de los dos medios. La Ley de Snell, expresada como n₁ sen(θ₁) = n₂ sen(θ₂), confirma que la desviación es directamente proporcional al incremento del índice refractivo. Es decir, cuanto mayor sea la diferencia entre los índices de refracción de los dos medios, mayor será la desviación del rayo de luz.

Este fenómeno de refracción es fundamental para comprender una amplia gama de fenómenos ópticos, desde el funcionamiento de las lentes en nuestras gafas hasta la formación de arcoíris. Entender cómo la luz se comporta al pasar de un medio a otro nos permite desentrañar la belleza y complejidad del mundo que nos rodea. La próxima vez que veamos un objeto sumergido en agua, recordemos la danza de la luz y cómo la refracción moldea nuestra percepción.