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Reflexión Total
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When the light passes from a medium with a high index of refraction (low speed) to one with a lower index of refraction (higher speed) the beam is refracted at a greater angle than the normal interface. This leads to the fact that for a certain angle of finite incidence the angle of refraction reaches 90 degrees making it impossible for the beam to pass to the second medium. That leads to the beam experiencing a total internal refraction.
ID:(1262, 0)
Refractive Index Change
Description
Cuando la luz en un medio con velocidad de la luz
La transmisión sin embargo no solo puede perder intensidad, por la fracción reflejada, también puede ser desviada. Este desvío se denomina refracción.
ID:(429, 0)
Refraction of Light Beam in Vacuum Medium
Image
Paso de medio con mayor a menor velocidad
ID:(1849, 0)
Refraction of Light Beam in Medium to Vacuum
Image
Cuando un haz pasa de un medio de menor velocidad
ID:(1850, 0)
Total Refraction
Image
Cuando se pasa de un medio en que la velocidad de la luz es menor a uno que es mayor existe la situación de que a un ángulo de incidencia muy grande no existe un correspondiente angulo de refracción. En estos casos la luz solo se refleja y hablamos de reflexión total.
En la siguiente imagen se ven distintos haces que al llegar a ser muy grande el angulo comienzan a sufrir reflexión total:
ID:(1851, 0)
Snell's Law and Refraction Index
Equation
La ley de Snell para el paso de la luz de un medio de indice
 $ n_i \sin \theta_i = n_e \sin \theta_r $ |
Como la relación entre los ángulos de incidencia y refracción es
| $\displaystyle\frac{ \sin\theta_i }{\sin \theta_r }=\displaystyle\frac{ c_i }{ c_e }$ |
y el indice de refracción se define como
| $ n =\displaystyle\frac{ c }{ v }$ |
\\n\\nse tiene que con\\n\\n
$n_i=\displaystyle\frac{c}{c_i}$
y\\n\\n
$n_e=\displaystyle\frac{c}{c_e}$
\\n\\nque\\n\\n
$\displaystyle\frac{c_i}{c_e}=\displaystyle\frac{c_i}{c}\displaystyle\frac{c}{c_e}=\displaystyle\frac{n_e}{n_i}=\displaystyle\frac{\sin\theta_i}{\sin\theta_e}$
por lo que resulta
| $ n_i \sin \theta_i = n_e \sin \theta_r $ |
ID:(3343, 0)
Angulo where Total Refraction occurs
Equation
Cuando la luz pasa de un medio de menor a mayor velocidad se puede dar la situación de que el angulo de incidencia es tan grande que no existe un angulo de refracción ya que este tiene que ser mayor que el incidente y no puede ser mayor que 90 grados (
| $\sin \theta_c =\displaystyle\frac{ n_e }{ n_i }$ |
En el caso de reflexión total el ángulo de refracción es
| $ n_i \sin \theta_i = n_e \sin \theta_r $ |
\\n\\npodemos calcular el ángulo de incidencia
$n_i\sin\theta_c=n_e$
por lo que se puede escribir
| $\sin \theta_c =\displaystyle\frac{ n_e }{ n_i }$ |
ID:(3344, 0)
Ángulo de reflexión total en función de la velocidad
Equation
Como la reflexión total esta dada por
| $\sin \theta_c =\displaystyle\frac{ n_e }{ n_i }$ |
se puede expresar esta relación mediante los indices de refracción como
| $ sin \theta_c =\displaystyle\frac{ c_i }{ c_e }$ |
En el caso de reflexión total
| $\sin \theta_c =\displaystyle\frac{ n_e }{ n_i }$ |
se puede reescribir en función de la velocidad de la luz en el medio
| $ n =\displaystyle\frac{ c }{ v }$ |
\\n\\nse tiene que\\n\\n
$\sin\theta_c=\displaystyle\frac{n_e}{n_i}=\displaystyle\frac{c}{c_e}=\displaystyle\frac{c_i}{c}=\displaystyle\frac{c_i}{c_e}$
a la relación
| $ sin \theta_c =\displaystyle\frac{ c_i }{ c_e }$ |
ID:(9782, 0)
Total Refraction in Water as seen by an Diver
Image
If the beam in a medium of less speed tries to move to a medium of greater speed in an angle such that there is no refractive angle this is fully reflected in the interface between both means.
ID:(1852, 0)
Observando la refracción total
Image
En el caso de que se pase de un sistema de menor a mayor velocidad existe la situación en que el haz transmitido, que tiene que ser siempre mayor al incidente, llegue a ser 90 grados. Si en esa situación se continua aumentando el angulo de incidencia se observara que el haz comienza a reflejarse bajo el mismo angulo que incidió:
Este fenómeno se denomina refracción total.
ID:(12675, 0)
Refracción total en el agua
Image
Si consideramos lo que vera un buso debajo del agua veremos que ...
• Existe un cono en que no existe refracción total que esta sobre el. Esto porque al mirar hacia arriba la luz que viene dentro del agua logra 'escapar' porque su angulo respecto de la normal es menor que el angulo critico. Por esta razón en esta dirección vemos lo que esta fuera del agua.
• Fuera del cono todo lo que esta dentro del agua se refleja en la superficie. Esta opera como un espejo mostrando todo en forma invertida y se superpone con lo que se ve dentro del agua (como por ejemplo la ola en la superficie).
&bull: Adicional a lo que se ve reflejado en la superficie el buzo ve lo que esta dentro del agua.
Como la velocidad de la luz en el agua es 2.2541e+8 m/s y en el aire 2.9979e+8 m/s es se puede calcular el angulo de refracción total. Este resulta con un valor de 48.5 lo que muestra que el cono es una sección no menor de la superficie.
ID:(12680, 0)
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Video
Video: Reflexión Total