Onda refractada: definición y descripción general

¿Qué es una onda refractada?

¿Alguna vez has puesto una cuchara en un vaso de agua? Cuando miras la superficie, ¿qué notas? Si miras desde el ángulo correcto, ¡parece como si la cuchara estuviera en dos piezas!

Refracción de una cuchara

Pero no se preocupe, su cuchara está perfectamente bien. ¡Acabas de ser víctima de la física de la refracción !

Cuando haces brillar un haz de luz de un material de una densidad a un material con una densidad diferente, esa luz se doblará. Esa flexión se llama refracción y el rayo de luz que se ha doblado se llama rayo refractado . Dado que la luz es una onda, sería igualmente válido llamarla onda refractada . La refracción ocurre con la luz, pero también ocurre con todos los demás tipos de ondas electromagnéticas: ondas de radio, microondas, infrarrojos, ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Es más fácil de ver con luz visible.

Refracción en un bloque de vidrio

¡De vuelta a la cuchara! Cuando la luz golpea la cuchara dentro del agua, tiene que salir del agua antes de llegar a los ojos. Cuando pasa del agua al aire, esta luz se refracta (se dobla) y esto hace que la parte sumergida de la cuchara parezca estar en un lugar diferente al que realmente se encuentra.

Pero, ¿cómo se puede predecir en qué dirección se desviará la luz?

Se trata de la densidad de los materiales. Si la onda de luz se mueve de un lugar menos denso a un lugar más denso, se inclinará hacia lo «normal» . Lo normal es una línea de puntos imaginaria que apunta a 90 grados hacia la superficie (vea el diagrama a continuación). Por otro lado, si la onda de luz pasa de un material de mayor densidad a un material de menor densidad, la onda se desviará de lo normal.

¿Por que sucede?

Es un día soleado y decides cortar el césped. Al principio, empuja la podadora por el camino de entrada y se mueve con mucha facilidad. Pero cuando lo empuja sobre la hierba alta y áspera de su césped, tiene que empujar mucho más fuerte.

Ahora imagina por un segundo que pasaste del camino de entrada al césped en un ángulo. La esquina de la cortadora de césped que llegaba primero al césped reduciría la velocidad primero, pero la esquina que todavía estaba en el camino de entrada seguiría moviéndose con la misma facilidad. Debido a esto, la cortadora de césped se doblaría: la esquina que aún está en el camino de entrada se giraría, cambiando la dirección en la que mira la cortadora de césped. Esto es como lo que sucede con la refracción, solo con una ola en lugar de una cortadora de césped.

Refracción de la cortadora de césped debido a la hierba densa

La velocidad de la luz es diferente en diferentes materiales. La luz se mueve más lentamente en materiales densos y más rápido en materiales menos densos. Entonces, cuando un lado de la onda de luz golpea un nuevo material antes que el otro, la onda se doblará. Si el nuevo material es más denso, la esquina que lo golpea primero se ralentizará y la ola se inclinará hacia lo normal. Si el nuevo material es menos denso, la esquina que golpea primero se acelerará y la ola se desviará de lo normal.

Ejemplos

Un ejemplo de refracción es la forma en que las ondas sísmicas se refractan cuando alcanzan diferentes capas debajo de la Tierra. La primera onda sísmica que golpea, llamada onda primaria (o onda P) es una de las pocas ondas que se refracta a través del núcleo exterior de la Tierra.

Otro ejemplo son las olas del océano. Aunque la densidad del océano puede no cambiar significativamente, las olas del océano se refractarán cuando se muevan de aguas más profundas a aguas menos profundas o viceversa. Esto sucede porque la velocidad de una ola de agua cambia con la profundidad del agua.

La refracción también ocurre con las olas del océano

Y luego están los anteojos, que utilizan la refracción para ajustar la visión de las personas.

Resumen de la lección

Una onda refractada es una onda (como la luz) que ha cambiado de dirección (doblada) al moverse de un material a otro material de diferente densidad. Si el nuevo material es más denso, se refractará hacia lo normal. Si el nuevo material es menos denso, se refractará lejos del normal. Esto sucede porque la velocidad de la luz es más lenta en materiales más densos, al igual que el borde de la cortadora de césped girando.

Dos ejemplos de refracción son las ondas P de los terremotos que se doblan cuando alcanzan el núcleo interno y las olas del océano que se refractan cuando la profundidad del agua cambia repentinamente.

Comprender la refracción nos ayuda a comprender todo tipo de cosas que vemos todos los días en el mundo que nos rodea. Desde la ilusión óptica de la cuchara, hasta los lugares del mundo donde se puede sentir un terremoto, estamos rodeados de olas y, al comprenderlas, podemos moldear mejor nuestro mundo.

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Rodrigo Ricardo Editor y fundador