Reflexión
La reflexión de la luz es el cambio de dirección de un rayo o una onda el cual un rayo llega a la superficie de separación de dos medios homogéneos es decir el rayo incidente, se divide en otro dos, unos de los cuales vuelve al primer medio (Rayo reflejado) mientras que el otro se propaga por el segundo medio (Rayo refractado). Ejemplos comunes de la reflexión de la luz es el sonido y las ondas en el agua.
Ley de reflexión
La ley de reflexión se enuncia en dos leyes básicas:
• El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión
• El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal a la superficie se encuentre en el mismo plano.
Aplicación de la Reflexion de la luz en el campo de las comunicaciones
La aplicación de fibra óptica en comunicaciones ha dado como resultado una explosión en la información. La fibra óptica tiene un ancho de banda mayor que el alambre de cobre, lo que significa que se puede transmitir más información durante un periodo de tiempo fijo. Este incremento en la capacidad de transportar información proporciona nuevas e importantes posibilidades, incluyendo la televisión interactiva y selecciones de canal por cables, en tres miles de aplicaciones.
Aun cuando es fácil de percibir como la fibra óptica esta cambiando al mundo que nos rodea, quizás nos sorprenda saber que esta habilidad para transmitir información depende principalmente de un solo fenómeno físico: la reflexión interna total. La reflexión interna total es el resultado del paso interno de la luz a través de un medio para encontrarse con un segundo medio de menor densidad óptica. Una fibra óptica consiste de dos medios de ese tipo.
La estructura de una fibra óptica consta de un núcleo de la fibra que se utiliza como el medio de transmisión mientras que el recubrimiento sirve para contener la señal transmitida. Esto quiere decir que el núcleo debe tener un dice de refracción mas elevado que el índice del recubrimiento (n1 > n2).
La óptica de fibra a tenido un importante papel en la expansión de la comunicación- en lo fundamental, las comunicaciones a través de las fibras óptica consiste en el envió de información desde una fuente hasta su destino por medio de la transmisión de pulsos de luz. Esto análogo a la práctica histórica de las comunicaciones de una a otra embarcación usando la clave Morse. Cuando un barco deseaba comunicarse con otro, una fuente de luz se apagaba y se encendía en una secuencia que ambas partes entendían. Este principio de puede extender a las comunicaciones de fibras ópticas, donde se han creados numerosos y muy eficientes esquemas para la codificación de datos. El esquema de codificación elegido depende de la aplicación específica y de las consideraciones de costos.
Usar fibra óptica en sistemas de comunicación tiene múltiples ventajas. Entre las más importantes se cuenta la inmunidad a la interferencia electromagnética, una protección de datos más eficientes, mayor velocidad de transmisión y un aumento en la amplitud de banda de la señal. Estas ventajas hacen que la fibra óptica sea el medio de comunicación obligatorio para el futuro.
Las comunicaciones son el campo predominantes de la fibra óptica estas tecnología tienen muchas otras aplicaciones. Un sensor de nivel de fluidos, en este se aprovecha el comportamiento de la luz cuando pasa por diferentes medios. Al extremo de la fibra se le ha dado una forma especial para esta aplicación, de modo que cuando esta expuesta al aire (a causa del bajo nivel de fluido) la mayor parte de la luz transmitida por la fibra se refleja de regreso. En cambio, cuando el fluido que esta siendo detectado cubre el extremo de la fibra, el valor del índice del fluido se aproxima mas al índice del núcleo de la fibra, por lo cual se reduce la cantidad de luz reflejada. La variación en la luz reflejada se utiliza para determinar el nivel del fluido.
Es importante tener en cuenta que la fibra óptica en la medicina esta causando un gran impacto, tanto en lo que se refiere al diagnostico como en materia de tratamiento. Con propósito de diagnostico un dispositivo conocido como endoscopio de fibra óptica permite inspeccionar visualmente los órganos internos. En este dispositivo se utiliza dos fibras óptica una para iluminar el área de interés y la otra para transmitir la imagen que esta siendo observada. Cuando se conecta a un monitor de video este dispositivo les permite a los doctores la posibilidad de ver lo que anteriormente requería de cirugía exploratoria.
En lo que se refiere a tratamiento, las arterias obstruidas pueden ser despejadas usando el sistema LASTAC (significa angioplastia transluminal reforzada por láser). En este sistema la luz del láser se transmite a través de una fibra óptica que se inserta en una arteria obstruida, con este tratamiento se evita frecuentemente la cirugía mayor.
Refracción de la luz
Se denomina refracción luminosa al cambio que experimenta la dirección de propagación de la luz cuando atraviesa oblicuamente la superficie de separación de dos medios transparentes de distinta naturaleza.
La refracción de la luz se produce cuando un haz de luz pasa de un material a otro con distinto índice de refracción. La luz se propaga en línea recta a velocidad constante en un medio uniforme. Si cambia el medio, la velocidad también cambiara y la luz viajara en línea recta a lo largo de una nueva trayectoria. La desviación de un rayo de luz cuando pasa oblicuamente de un medio a otro se conoce como refracción.
Ejemplos: Cuando se observan las piscinas parecen más profundas de lo que realmente son, o cuando un lápiz es introducido en un vaso de agua parece roto o torcido. Todos estos fenómenos son debidos a la refracción de la luz.
Elementos que influyen en la refracción de la luz
- Punto de incidencia: Es el punto de la superficie de separación de los dos medios donde “choca” el rayo luminoso.
· El rayo incidente: Es el rayo que llega o incide en la frontera de los medios.
· El rayo refractado: Es el rayo que se trasmite por el segundo medio, una vez que llega a la frontera.
· La normal: Es la recta perpendicular a la línea que divide los dos medios, es decir, la superficie del segundo medio.
· Angulo de incidencia: Es el ángulo que forma el rayo incidente con la normal, se denota con la letra i.
· Angulo de refracción: Es el ángulo que forma el rayo reflejado con la normal, se identifica con r´.
El rayo incidente, la normal y el rayo reflejado se encuentran en un mismo plano.
Índice de refracción
El índice de refracción de un material particular es la razón de la velocidad de la luz en el espacio libre con respecto a la velocidad de la luz a través del material.
La velocidad de la luz dentro de una sustancia material es generalmente menor que la velocidad en el espacio libre, donde es de 300000000 m/s. En el agua la velocidad de la luz es de casi 225000000 m/s, la cual es casi equivalente a las tres cuarta partes de la velocidad en el aire. La luz viaja aproximadamente a dos tercios de esa velocidad en el vidrio, o sea a unos 200000000 m/s. La relación de la velocidad de la luz c en el vació entre la velocidad v de la luz en un medio particular se llama índice de refracción n para ese material. n = c / v. Es decir, n es la razón de la rapidez de luz en el vacío sobre su rapidez de un material.
n: índice de refracción.
c: velocidad de la luz en el vacío.
v: velocidad de la luz en el medio material.
n = Rapidez de la luz en el vació
Rapidez de la luz en el material
Tabla Nº 1
Algunos índices de refracción
Sustancia | Índice n |
Acrílico | 1.49 |
Agua | 1.333 |
Glicerina | 1.473 |
Vidrio | 1.5 |
Leyes de la refracción
Las leyes de la refracción explican el comportamiento de la luz al pasar de un medio a otro. Desde la antigüedad se conocen y se aplican dos leyes básicas de refracción.
· Primera ley: El rayo incidente, la normal y el rayo refractado esta en un mismo plano.
Cada rayo de onda de incidente y el correspondiente rayo de la onda trasmitida forman un plano que contiene a la recta normal a la superficie de la separación de dos medios.
· Segunda ley: La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es una cantidad constante, llamada índice de refracción con que se propaga la luz en el primer medio y la velocidad con que se propaga en el segundo medio.
La razón del seno del ángulo de incidencia con respecto al seno del ángulo de refracción es igual a la razón de la velocidad de la luz en el medio incidente con respecto a la velocidad de la luz en el medio de refracción.
Sen Ө1 = V1
Sen Ө2 V2
Esta regla fue descubierta por el astrónomo Danés Willebrord Snell en el siglo XVII y se llama la ley de Snell. Una forma alternativa para esta ley se obtiene expresando las velocidades v1 y v2 en términos de los índices de refracción de los dos medios.
Donde: v1= c / n1 y v2 = c / n2.
Utilizando estas relaciones en la ecuación escribimos:
n1 sen Ө1 = n2 sen Ө2
n1.senӨ1 = n2.senӨ2, donde n1 y n2 son los índices de refracción.
Puesto que el seno de un ángulo aumenta al aumentar el ángulo, vemos que un incremento en el índice de refracción provoca una disminución en el ángulo y viceversa. Las ecuaciones son de mucha utilidad en la representación de la marcha de los rayos, operación imprescindible en el estudio de cualquier fenómeno óptico desde la perspectiva de la óptica geométrica.
Estas dos leyes se demuestran fácilmente mediante la observación y la experimentación. Sin embargo, desde el punto de vista práctico, es mucho más importante entender y predecir el grado de flexión que ocurre.
estuvo interesante
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