Reflexión, Refracción y Difracción: Definición y ejemplos

Descripción general de las ondas de luz

La luz, o luz visible, describe la parte del espectro electromagnético que el ojo humano puede ver. La radiación electromagnética viaja en ondas de campos eléctricos y magnéticos oscilantes que son perpendiculares entre sí. El espectro electromagnético se clasifica por longitud de onda. La luz visible suele definirse como la porción del espectro electromagnético con longitudes de onda entre 400 y 700 nm. Además de la luz visible, otras formas de radiación electromagnética u ondas de luz incluyen los rayos infrarrojos y gamma.

La radiación electromagnética, incluidas las ondas de luz, viaja en forma de partículas conocidas como fotones. Como resultado, la luz exhibe propiedades tanto ondulatorias como partícula en sus interacciones con la materia. Algunas de las formas en que las ondas de luz interactúan con la materia son la reflexión, la refracción y la difracción.

¿Qué es Reflexión, Refracción y Difracción?

Como se mencionó brevemente anteriormente, cuando la luz encuentra un obstáculo o una interfaz entre dos medios, puede comportarse de varias maneras. Estos comportamientos son la reflexión, la refracción y la difracción. Cada uno de estos depende de la situación y tiene características específicas.

Significado de la difracción

La difracción es una de las interacciones que tiene la luz con la materia. Pero ¿qué significa la difracción? Se refiere a la curvatura de ondas de luz alrededor de obstáculos o a través de aberturas. La cantidad de curvatura depende de la longitud de onda de la luz y del tamaño del obstáculo o apertura. En el diagrama se muestra un ejemplo de difracción.

La curvatura de la luz da como resultado un patrón de difracción o interferencia. Esto se debe al hecho de que cada punto del frente de onda actúa como una fuente secundaria de ondas. Las ondas se superponen entre sí creando interferencias constructivas y destructivas. La interferencia constructiva produce puntos brillantes, mientras que la interferencia destructiva produce puntos oscuros. En la imagen se muestran ejemplos de patrones de difracción.

Algunos ejemplos de difracción incluyen la formación de patrones de arco iris en CD o DVD, hologramas en elementos como billetes y tarjetas de crédito y la aparición de anillos alrededor de fuentes de luz como el Sol o la Luna. La difracción también es una herramienta útil en la investigación. Se utiliza ampliamente en espectroscopia e imágenes para investigar la composición y estructura de muestras.

Significado de refracción

La refracción describe la curvatura de los rayos de luz cuando viajan a través de una interfaz entre dos medios. Por ejemplo, si un rayo de luz pasa del aire al vidrio a 90{eq}^\circ {/eq}, no se producirá ninguna curvatura. Sin embargo, si el rayo de luz viaja en ángulo, se curvará en una cantidad que depende de las propiedades de los dos materiales, específicamente del índice de refracción. Esto se muestra en el diagrama.

El grado de curvatura de un rayo de luz también puede considerarse en términos de la densidad de los dos materiales. Si pasa de un medio más denso a uno menos denso, se desviará de lo normal. Por el contrario, si pasa de un medio menos denso a uno más denso, se curvará hacia la normalidad.

Difracción vs refracción

Consideremos ahora la difracción versus la refracción. ¿Cuál es la diferencia entre refracción y difracción? La refracción es la curvatura de la luz cuando pasa de un medio a otro, mientras que la difracción es la curvatura de la luz cuando pasa por un obstáculo o a través de una abertura. Ambos comportamientos pueden resultar en la separación de la luz blanca. Sin embargo, en la refracción, la velocidad de los rayos de luz cambia a medida que pasan de un medio a otro. La frecuencia sigue siendo la misma, por lo tanto la longitud de onda debe cambiar. Esto no ocurre en la difracción; las propiedades de los rayos de luz siguen siendo las mismas.

Significado de la reflexión

La reflexión es el proceso por el cual una onda luminosa experimenta un cambio abrupto en la dirección de propagación en la interfaz entre dos medios. Esto a menudo se describe como la onda de luz que rebota en la interfaz. Cuando la luz incide sobre una superficie plana y se refleja, sigue un camino predecible determinado por la ley de la reflexión. Esto se muestra en el diagrama.

Cuando la luz incide sobre una superficie plana, todas las ondas de luz se reflejan en el mismo ángulo. Esto se conoce como reflexión especular. Cuando la luz incide sobre una superficie rugosa o irregular, los rayos de luz se reflejan en muchos ángulos diferentes. Esto se conoce como reflexión difusa.

Significado de dispersión

La dispersión describe cuando la luz de diferentes frecuencias se refracta en diferentes cantidades. Esto ocurre porque el grado en que la luz se curva depende de la frecuencia, que también determina el color de la luz. De esta forma, es posible separar la luz blanca en colores mediante un prisma como se muestra en el diagrama.

El ejemplo más común de dispersión son los arcoíris. La luz del sol se refracta a través de gotas de agua esféricas en la atmósfera, lo que hace que se divida en los colores visibles en un arco iris. Otros ejemplos son los colores visibles en las pompas de jabón y las manchas de gasolina.

Dispersión vs Difusión

Finalmente, consideraremos dispersión versus difusión. Ambos implican la difusión de la luz. Sin embargo, son muy diferentes. Como se mencionó brevemente anteriormente, la difusión de la luz ocurre cuando los rayos de luz se dispersan sobre una superficie rugosa. También puede ocurrir cuando la luz pasa a través de un medio irregular, como una ventana de vidrio esmerilado.

En la dispersión, los rayos de luz se distribuyen según su frecuencia. La luz azul se dispersa con más fuerza que la luz roja. También están distribuidos de forma muy predecible. La difusión es más aleatoria y depende de las irregularidades de la superficie o medio en cuestión.

Resumen de la lección

Las ondas de luz visible son la porción del espectro electromagnético que el ojo humano puede ver. Por lo general, se definen con longitudes de onda entre 400 y 700 nm. Otros ejemplos de ondas de luz electromagnéticas incluyen los rayos infrarrojos y gamma. Cuando las ondas de luz encuentran un obstáculo o una interfaz, pueden interactuar con la materia de varias maneras.

La difracción describe la dispersión de las ondas de luz a medida que se mueve alrededor de un obstáculo o a través de una abertura o espacio. Esto provoca un patrón de interferencia. La refracción es la curvatura de la luz al pasar de un medio a otro. La trayectoria de la luz depende en este caso de la densidad de los materiales. Por ejemplo, si el rayo de luz pasa de un medio menos denso a uno más denso, se curvará hacia la normal. La dispersión ocurre cuando la luz blanca se separa en colores. Esto ocurre porque los rayos de luz de diferentes frecuencias se refractan en diferentes cantidades. La reflexión ocurre cuando los rayos de luz rebotan en una interfaz.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador