Hidroóptica, refracción

Storyboard

>Model

ID:(1539, 0)



La refracción

Definition

Si un haz pasa de un medio a otro en que la velocidad de propagación es distinta se observa un desvío del haz. Es dice que el haz fue refractado.

ID:(12448, 0)



Comparación mecánica, la desigualdad de terreno desvía

Image

Si un vehículo sufre mas resistencia en una de sus ruedas tendera a desviarse hacia aquel lado:

ID:(12441, 0)



Propagación por la curva

Note

Uno de los fenómenos curiosos de las ondas es que son capaces de propagar detrás de un objeto. Dependiendo del tamaño del largo de la onda el objeto afecta o no a la onda: si es mas pequeña tendera a crear sombras mientras si es mas grande incurrirá en la zona detrás.

ID:(12440, 0)



Principio de Huygens

Quote

Un nuevo frente de onda se puede armar en función de sumar múltiples fuentes que emiten en forma esférica.

ID:(12442, 0)



Principio de Huygens y reflexión

Exercise

Para el caso de la reflexión se puede trabajar con el principio de Huygens. Para ello se localizan en forma equidistantes fuentes que son activadas a medida que la onda incidente las alcanza generándose el nuevo frente de onda que tiene el mismo angulo de reflexión que aquel con que incidió:

ID:(12458, 0)



Principio de Huygens

Equation

Huygens postula que todo frente de ondas se puede construir si se asume que el anterior es una cadena de fuentes que emiten esfericamente. El nuevo frente se genera por simple adición constructiva mientras que las restantes superposiciones se interfieren destructivamente:

ID:(12457, 0)



Aplicando el principio de Huygens al proceso de refracción

Script

Ante una interface que separa medios de distinta velocidad de propagación se puede construir el nuevo frente con el principio de Huygens. De este se observa que se cumple una relación entre el angulo de incidencia y el de salida en función de la velocidad de la señal en cada medio:

ID:(12444, 0)



Refracción total

Variable

Para el caso de que el haz viaje del medio mas lento al mas rápido se puede dar que no exista un angulo de salida para el angulo de incidencia que se escoja. En este caso ocurre lo que e llama la refracción total, es decir el haz es totalmente reflejado con un angulo de salida igual al de incidencia.

ID:(12446, 0)



Indice de refracción del agua marina en función del largo de onda

Audio

El indice de refracción, que se asocia a la velocidad de la luz en el medio respectivo, varia según el largo de onda en el agua marina:

ID:(12490, 0)



Hidroóptica, refracción

Storyboard

Variables

Symbol
Text
Variable
Value
Units
Calculate
MKS Value
MKS Units
$n$
n
Air-Lens Refractive Index
-
$\theta_i$
theta_i
Angulo de incidencia
rad
$\theta_t$
theta_t
Angulo de transmisión
rad
$\nu$
nu
Photon frequency
Hz
$c$
c
Speed of Light
m/s
$v$
v
Speed of Light in medium
m/s
$c_i$
c_i
Velocidad de la onda en el medio incidente
m/s
$c_t$
c_t
Velocidad de la onda en el medio transmitido
m/s

Calculations


First, select the equation:   to ,  then, select the variable:   to 

Symbol
Equation
Solved
Translated

Calculations

Symbol
Equation
Solved
Translated

 Variable   Given   Calculate   Target :   Equation   To be used



Equations

Given that the photon frequency ($\nu$) is the inverse of the period ($T$):

$\nu=\displaystyle\frac{1}{T}$



this means that the speed of Light ($c$) is equal to the distance traveled in one oscillation, which is ERROR:8439, divided by the elapsed time, which corresponds to the period:

$c=\displaystyle\frac{\lambda}{T}$



In other words, the following relationship holds:

equation


Examples

Si un haz pasa de un medio a otro en que la velocidad de propagaci n es distinta se observa un desv o del haz. Es dice que el haz fue refractado.

image

Si un veh culo sufre mas resistencia en una de sus ruedas tendera a desviarse hacia aquel lado:

image

Uno de los fen menos curiosos de las ondas es que son capaces de propagar detr s de un objeto. Dependiendo del tama o del largo de la onda el objeto afecta o no a la onda: si es mas peque a tendera a crear sombras mientras si es mas grande incurrir en la zona detr s.

image

Un nuevo frente de onda se puede armar en funci n de sumar m ltiples fuentes que emiten en forma esf rica.

image

Para el caso de la reflexi n se puede trabajar con el principio de Huygens. Para ello se localizan en forma equidistantes fuentes que son activadas a medida que la onda incidente las alcanza gener ndose el nuevo frente de onda que tiene el mismo angulo de reflexi n que aquel con que incidi :

image

Huygens postula que todo frente de ondas se puede construir si se asume que el anterior es una cadena de fuentes que emiten esfericamente. El nuevo frente se genera por simple adici n constructiva mientras que las restantes superposiciones se interfieren destructivamente:

image

Ante una interface que separa medios de distinta velocidad de propagaci n se puede construir el nuevo frente con el principio de Huygens. De este se observa que se cumple una relaci n entre el angulo de incidencia y el de salida en funci n de la velocidad de la se al en cada medio:

image

En base a la trigonometria se observa que:

• el angulo de incidencia es $\theta_1$
&bull: el angulo de salida es $\theta_2$
• si en el primer medio la velocidad es $c_1$ el cateto opuesto al angulo $\theta_1$ sera $c_1\Delta t$ con $\Delta t$ el tiempo transcurrido
• si en el segundo medio la velocidad es $c_2$ el cateto opuesto al angulo $\theta_2$ sera $c_2\Delta t$ con $\Delta t$ el tiempo transcurrido
• la hipotenusa es com n e igual por ambas partes.

Calculando con los datos la hipotenusa e igualando estos se obtiene que se tiene

kyon

Para el caso de que el haz viaje del medio mas lento al mas r pido se puede dar que no exista un angulo de salida para el angulo de incidencia que se escoja. En este caso ocurre lo que e llama la refracci n total, es decir el haz es totalmente reflejado con un angulo de salida igual al de incidencia.

image

El indice de refracci n, que se asocia a la velocidad de la luz en el medio respectivo, varia seg n el largo de onda en el agua marina:

image

The refractive index, denoted as $n$, is defined as the ratio of the speed of light in a vacuum, denoted as $c$, to the speed of light in the medium, denoted as $c_m$:

kyon

The photon is described as a wave, and the photon frequency ($\nu$) is related to ERROR:8439 through the speed of Light ($c$), according to the following formula:

kyon

This formula corresponds to the mechanical relationship that states the wave speed is equal to the wavelength (distance traveled) divided by the oscillation period, or inversely proportional to the frequency (the inverse of the period).


>Model

ID:(1539, 0)