Refracció

De Viquipèdia

La refracció és el procés pel qual, quan una ona incideix sobre la superfície de separació entre dos medis, una part de la seva energia es trasmet al segon medi canviant la seva direcció de propagació. La relació entre la direcció del raig incident i la del raig refractat es pot obtenir mitjançant la llei d'Snell: si $n 1$ i $n 2$ són els índexs de refracció dels dos medis i si $θ 1$ i $θ 2$ són els angles que formen el raig incident i el refractat respecte a una línia perpendicular a la superfície, es compleix que

$n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2 \,$

Aquest resultat fou descobert per Willebrod Snell el 1621 i, per aquesta raó es coneix com a llei d'Snell; des d'un punt de vista més fonamental, es pot deduir a partir del principi de Fermat.

A partir de l'equació anterior, l'angle de desviació ( $θ 2$ ) es pot obtenir com:

$\theta_2 = \arcsin \left( \frac{n_1}{n_2} \sin\theta_1 \right)$

i amb aquesta expressió resulta interessant estudiar els dos casos possibles: $n 1 < n 2$ (per exemple llum que passa d'aire a aigua) i $n 1 > n 2$ (per exemple llum que passa de vidre a aigua). En el primer cas l'angle de desviació $θ 2$ sempre serà més petit que l'angle d'incidència. En el segon cas l'angle de desviació és sempre superior al d'incidència; en aquest cas, quan l'angle de refracció arriba a 90º es produeix el fenomen de la reflexió total interna, de manera que deixa d'haver-hi refracció i tota la llum és reflectida. L'angle d'incidència per al qual l'angle de refracció és de 90º s'anomena angle crític $θ c$ i es pot trobar fàcilment el seu valor tenint en compte que sin 90 = 1, de manera que

$\theta_c = \arcsin \left( \frac{n_2}{n_1} \right)$

Per a una interfície vidre-aigua, per exemple, l'angle crític és de 48,7º, de manera que qualsevol raig que passi d'aigua a aire i el seu angle d'incidència superi aquest valor, serà reflectit totalment.

[edita] Refracció del so

$C1, és el so incident; C2, el refractat$

C1, és el so incident; C2, el refractat

És la desviació que sofrixen les ones en la direcció de la seua propagació, quan el so passa d'un medi a un altre diferent. La refracció es deu al fet que al canviar de medi, canvia la velocitat de propagació del so.

La refracció també pot produir-se dins d'un mateix medi, quan les característiques d'este no són homogenis, per exemple, quan d'un punt a un altre d'un medi augmenta o disminuïx la temperatura. Per exemple, sobre una superfície nevada, el so és capaç de desplaçar-se travessant grans distàncies. Açò és possible gràcies a les refraccions produïdes davall la neu, que no és medi uniforme. Cada capa de neu té una temperatura diferent. Les més profundes, on no arriba el sol, estan més fies que les superficials. En estes capes més fredes pròximes al sòl, el so es propaga amb menor velocitat.

A diferència del fenomen de la reflexió, en la refracció, l'angle de refracció ja no és igual al d'incidència.