Refracción

1994/07/01 Bandres Unanue, Luis Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

A refracción en si mesma é só una consecuencia da velocidade da luz. Como todos sabemos, aínda que a velocidade da luz sexa extremadamente alta, non é infinita, é dicir, os raios de luz necesitan un prazo paira cumprir una distancia. Esta velocidade é tan alta (300.000 km/s en baleiro) que na maioría dos casos non se ten en conta e considérase infinita.

Pero esa velocidade está aí e en cada contorna ten un valor especial, sempre moi alto, iso si. No baleiro ten o devandito anteriormente e é o maior dos posibles.

Quen non viu ou utilizado un par de lentes? Ou una lupa?. As lentes utilizadas nestes aparellos e en moitos outros aparellos ópticos non fan máis que utilizar a refracción. Por tanto, convén coñecer e comprender en que consiste a razón da refracción.

Por que a refracción da luz

Os raios de luz, ao pasar dun medio a outro, debido ás velocidades que teñen en cada un deles, modifican a súa dirección. Este fenómeno coñécese como refracción. Paira moitos isto é só una curiosidade da Natureza: cando viaxan nun medio, si os raios teñen una dirección, ao pasar a outro, por que se lles inclina esa dirección? A luz fai o que fan todas as demais ondas que se moven. Paira demostralo, o astrónomo e físico do século pasado, John Herschel, púxonos un exemplo claro: o que se produce cando un grupo militar pasa dunha parcela a outra máis difícil de percorrer. Imos ver como dicía el:

“Pensemos que un grupo militar en formación móvese por un terreo e que una liña recta divide o terreo en dúas zonas: una lisa, limpa e accesible, e outra lisa, sordegada e que non permite camiñar tan rápido como na outra.

Pensemos, ademais, que a fronte do grupo forma un ángulo coa liña de separación entre as dúas zonas, polo que non todos os soldados que forman esa fronte chegan á mesma liña, senón un tras outro. Nesta situación, una vez superado o límite, non se pode ir tan rápido como antes. Co resto de soldados da súa liña, é dicir, cos que están en mellor terreo, non formará a fila e irase atrasando cada vez máis.

A cada soldado que supera a fronteira ocorreralle o mesmo, xa que atopa o mesmo obstáculo paira camiñar, e se a formación non rompe, a parte que superou a fronteira irase atrasando respecto da outra, formando un ángulo obtuso respecto dela no punto de transición da liña fronteiriza. E como hai que manter o paso sen entorpecer a uns a outros, cada soldado debe avanzar formando un ángulo recto respecto á nova fronte da columna. Por tanto, una vez superada a liña, o camiño que leva cada un deles será, por unha banda, asociado á nova fronte e, por outro, a relación entre o camiño percorrido e o que funcionaría no caso de que non fose un atraso é igual á velocidade nova e a anterior.”

Iso é o que lle pasa á luz. Nós podemos realizar un sinxelo ensaio na nosa mesa paira ter una representación gráfica da refracción da luz. Paira iso, a metade da mesa escálase cun zamau e, tras un lixeiro curvado, colócase sobre ela dúas rodas co mesmo eixo, é dicir, calquera xoguete roto. Se a dirección das rodas está unida á do bordo do zamauque, o camiño non se inclina. Neste caso, é a expresión da lei “o raio de luz asociado ao plano de distribución non se refracta” que se produce na óptica.

Pola contra, se a dirección do movemento das rodas forma un ángulo co bordo da carga, o camiño que levan torcer ao chegar a devandito bordo, é dicir, prodúcese a diferenza entre as velocidades das rodas no límite de ambas as zonas. Ao pasar da parte de máxima velocidade (é dicir, sen carga) á parte de menor velocidade (é dicir, con cargamento a estante), a dirección da vía (do raio) aproxímase á “incidencia asociada” e viceversa ao pasar de carga a mesa limpa.

De todo iso podemos extraer una conclusión de gran importancia que nos indica a esencia do fenómeno que nos ocupa, é dicir, que a refracción está condicionada pola diferenza entre as velocidades da luz en ambos os medios. E a refracción será maior canto maior sexa esta diferenza. Por iso, o chamado índice de refracción, que se utiliza paira expresar a desviación dos raios, é só a relación entre esas velocidades.

Por tanto, cando ao pasar do aire á auga dinnos que o índice de refracción é 4/3, por exemplo, a luz vai 1,3 veces máis lixeira que do aire.