Fundamentos de la Óptica: Reflexión, Refracción y Dispersión de la Luz

Introducción a la naturaleza de la luz

El estudio de la luz es fundamental para comprender el fenómeno que analicemos. En 1905, Albert Einstein explicó el efecto fotoeléctrico, donde puso de manifiesto la naturaleza corpuscular de la luz, basándose en la teoría cuántica de Planck.

Reflexión de la luz

Es el fenómeno por el cual la luz que incide sobre la superficie de separación entre medios cambia de dirección, volviendo al mismo medio y con la misma velocidad. La reflexión sigue las leyes de Snell, que son dos:

• El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal se encuentran en el mismo plano.
• El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

Normalmente, el fenómeno de reflexión se da acompañado de la refracción. Dependiendo de la superficie sobre la que incide el rayo de luz, tenemos dos tipos de reflexión: regular y difusa.

Refracción de la luz

Fenómeno por el cual parte de la luz que llega de forma oblicua a la superficie de separación entre dos medios pasa al otro medio, cambiando de dirección y también su velocidad. Se rige por las leyes de Snell de la refracción:

• El rayo incidente, el rayo refractado y la normal se encuentran en el mismo plano.
• La relación entre el seno del ángulo incidente y el seno del ángulo refractado es igual al índice de refracción del segundo medio respecto al primero, o también a la relación entre las velocidades del primer medio y el segundo.

Dispersión de la luz

La luz blanca es realmente una mezcla de radiaciones de diferentes colores; de menor a mayor frecuencia son: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta. La dispersión de la luz es la descomposición de una luz compleja en otras más simples.

Se observa cuando la luz compleja atraviesa un prisma óptico, debido a que las luces más simples se propagan a distintas velocidades (distintas longitudes de onda) en medios que no sean el vacío.

Al realizar la experiencia, se observa que:

• La luz roja tiene mayor longitud de onda y menor frecuencia, por lo que tendrá menor velocidad y, por tanto, el ángulo de refracción será mayor que en el resto de las luces monocromáticas; sin embargo, es la que menos se desvía respecto al rayo de luz blanca inicial.
• Por el contrario, como la luz violeta tiene menor longitud de onda (mayor frecuencia), su velocidad es mayor y el ángulo de refracción es el más pequeño, pero es la que más se desvía respecto al rayo inicial de la luz blanca.