Refracción cambio en la longitud de onda

Juan Francisco Hernández

23 Mar 202009:18

Summary

TLDREste video explica el fenómeno de la refracción, el cambio de longitud de onda de la luz al pasar de un medio a otro, y cómo esto afecta la frecuencia y el color de la luz. Se ilustra con ejemplos como la luz roja que entra al agua y la reflexión total interna en el agua. Se utiliza la ley de Snell para calcular el ángulo de refracción y se muestra cómo la frecuencia permanece constante, mientras la longitud de onda cambia con el índice de refracción. El video también incluye una demostración de cómo calcular la longitud de onda en diferentes medios utilizando GeoGebra.

Takeaways

🌟 El fenómeno de la refracción ocurre debido al cambio de velocidad de la luz al pasar de un medio a otro.
🔍 La ley de Snell es fundamental para calcular el ángulo de refracción, y se expresa como n1 * sen(épsilon1) = n2 * sen(épsilon2).
📏 Cuando la luz pasa del aire al agua, la velocidad de la luz disminuye, lo que provoca un cambio en el ángulo de refracción.
📉 El índice de refracción del agua es aproximadamente 1.33, lo que significa que la luz se mueve más lentamente en el agua que en el aire.
🔄 La frecuencia de la luz permanece constante al cambiar de medio, lo que implica que la longitud de onda debe ajustarse para mantener la frecuencia.
🌈 El color de un objeto no cambia al sumergirse en agua, ya que el color es determinado por la frecuencia de la luz reflejada, no por el medio.
💡 La reflexión total interna ocurre cuando la luz intenta pasar de un medio denso a uno menos denso con un ángulo de incidencia mayor al crítico.
📌 El índice de refracción de un vidrio es mayor que el del agua, lo que resulta en un ángulo de refracción mayor que el de incidencia al pasar de vidrio a agua.
📐 La longitud de onda en un segundo medio se calcula dividiendo la longitud de onda en el primer medio por el cociente de los índices de refracción (n1/n2).
🌀 La fórmula para la longitud de onda en el segundo medio es λ2 = (n1/n2) * λ1, donde λ1 es la longitud de onda en el primer medio y n1 y n2 son los índices de refracción respectivamente.
👓 Un caso particular de la fórmula de longitud de onda es cuando el primer medio es el aire (n1 = 1), simplificando la expresión a λ2 = n2 * λ1.

Q & A

¿Qué fenómeno se debe al cambio de velocidad de la luz al pasar de un medio a otro?
-El fenómeno de la refracción se debe al cambio de velocidad de la luz al pasar de un medio a otro, como del aire al agua.
¿Cuál es la relación entre el ángulo de incidencia y el ángulo de reflexión en el caso del rayo de luz rojo?
-El ángulo de reflexión es exactamente igual al ángulo de incidencia, como se ve en el caso del rayo de luz rojo que pasa del aire al agua.
¿Cuál es la velocidad de la luz en el agua y cómo difiere de la en el aire?
-La velocidad de la luz en el agua es aproximadamente 225,000 kilómetros por segundo, lo cual es menor que la velocidad en el aire, que es de alrededor de 300,000 kilómetros por segundo.
¿Cómo se calcula el ángulo de refracción utilizando la ley de Snell?
-Se utiliza la ley de Snell, que establece que n1 * sen(épsilon1) = n2 * sen(épsilon2), donde n1 y n2 son los índices de refracción de los dos medios y épsilon1 y épsilon2 son los ángulos de incidencia y refracción, respectivamente.
¿Qué ocurre cuando la luz pasa de un medio con índice de refracción mayor a uno con índice de refracción menor?
-Cuando la luz pasa de un medio con índice de refracción mayor a uno con índice de refracción menor, el ángulo de refracción es mayor que el ángulo de incidencia.
¿Qué es la reflexión total interna y bajo qué condiciones ocurre?
-La reflexión total interna es un fenómeno que ocurre cuando la luz intenta pasar de un medio denso a uno menos denso y el ángulo de incidencia es tan grande que el ángulo de refracción sería mayor a 90 grados, lo que impide que la luz se transmita y se refleja completamente dentro del primer medio.
¿Cómo se relaciona la frecuencia de una onda de luz con su longitud de onda al cambiar de medio?
-La frecuencia de una onda de luz permanece constante al cambiar de medio, lo que significa que si la velocidad de la luz cambia, la longitud de onda también debe cambiar para mantener la misma frecuencia.
¿Cómo se calcula la longitud de onda en un segundo medio dado la frecuencia y los índices de refracción?
-Se utiliza la relación v1 / λ1 = v2 / λ2, donde v1 y v2 son las velocidades de la luz en los dos medios y λ1 y λ2 son las longitudes de onda. Al reorganizar esta relación, se obtiene λ2 = (n1 / n2) * λ1.
¿Por qué el color de un objeto no cambia al sumergirlo en agua, incluso si cambia su posición?
-El color de un objeto no cambia al sumergirlo en agua porque el color es determinado por la frecuencia de la luz, la cual permanece constante al cambiar de medio.
¿Cómo varía la longitud de onda de la luz al pasar de un medio al otro si el índice de refracción es diferente?
-La longitud de onda de la luz cambia al pasar de un medio al otro si los índices de refracción son diferentes, siguiendo la relación λ2 = (n1 / n2) * λ1, donde n1 y n2 son los índices de refracción de los dos medios.
¿Cómo se puede demostrar matemáticamente que la frecuencia de la luz permanece constante al cambiar de medio?
-La frecuencia permanece constante porque, según la relación de la frecuencia con la velocidad de la luz y la longitud de onda (frecuencia = velocidad / longitud de onda), si la frecuencia no cambia y la velocidad sí, la longitud de onda debe ajustarse en consecuencia.

Outlines

00:00

🔍 Problema típico de refracción

El vídeo empieza describiendo un problema común en la óptica sobre qué sucede con la longitud de onda al cambiar de medio debido a la refracción. Se utiliza un ejemplo de un rayo de luz roja pasando del aire al agua, explicando cómo la velocidad de la luz cambia en diferentes medios y cómo esto afecta al ángulo de refracción. Se menciona la ley de Snell y se muestra cómo calcular el ángulo de refracción utilizando esta ley. El vídeo también menciona el uso de una herramienta de Geogebra para visualizar estos cambios.

05:01

📏 Frecuencia y longitud de onda

Se explica que la frecuencia de la luz permanece constante al cambiar de medio, mientras que la longitud de onda cambia. Se detalla cómo calcular la nueva longitud de onda en el segundo medio usando la relación entre la velocidad de la luz y el índice de refracción. Se presentan ejemplos de cálculos utilizando diferentes índices de refracción y se muestra cómo estas variaciones afectan la longitud de onda. El vídeo concluye enfatizando la importancia de entender estas relaciones para resolver problemas de óptica.

Mindmap

Keywords

💡Refracción

La refracción es el cambio en la dirección de la luz debido a la variación en la velocidad de la luz al pasar de un medio a otro. En el video, se ilustra cómo la luz cambia su trayectoria al pasar de aire a agua, y viceversa, debido a la diferencia en la velocidad de la luz en estos dos medios.

💡Ley de Snell

La ley de Snell, también conocida como el principio de la refracción, establece que el cociente de los senos de los ángulos de incidencia y refracción es igual al cociente de los índices de refracción de los dos medios. En el video, se aplica esta ley para calcular el ángulo de refracción cuando la luz pasa de aire a agua.

💡Índice de refracción

El índice de refracción es una medida de cómo la velocidad de la luz se reduce en un medio en comparación con el vacío. En el script, se menciona el índice de refracción del agua (1,33) y del vidrio (1,6), y se utiliza para calcular la longitud de onda de la luz en estos medios.

💡Velocidad de la luz

💡Ángulo de incidencia

El ángulo de incidencia es el ángulo formado por la línea de incidencia de la luz con la normal a la superficie del medio. En el video, se menciona un ángulo de incidencia de 43 grados para ilustrar el cambio en el ángulo de refracción.

💡Ángulo de refracción

El ángulo de refracción es el ángulo que forma la luz refractada con la normal a la superficie del medio. El video muestra cómo este ángulo varía en función del cambio de medio y se calcula utilizando la ley de Snell.

💡Frecuencia

La frecuencia es la cantidad de ciclos de onda de la luz por unidad de tiempo. En el script, se mantiene constante al pasar de un medio a otro, lo que es fundamental para entender cómo se calcula la longitud de onda en diferentes medios.

💡Longitud de onda

La longitud de onda es la distancia entre dos puntos consecutivos en una onda, como dos crestas. En el video, se discute cómo la longitud de onda cambia al pasar de aire a agua debido a la diferencia en la velocidad de la luz en estos medios.

💡Reflección total interna

La reflexión total interna ocurre cuando la luz intenta pasar de un medio denso a uno más raro y el ángulo de incidencia es lo suficientemente grande que no hay refracción, sino que toda la luz se refleja. En el video, se describe este fenómeno y cómo se relaciona con el índice de refracción.

💡Geogebra

Geogebra es una herramienta matemática que permite visualizar y simular conceptos matemáticos y físicos. En el script, se menciona que Geogebra se ha utilizado para preparar gráficos y visualizaciones que ayudan a entender la refracción y la relación entre los ángulos y las longitudes de onda.

Highlights

El fenómeno de la refracción se debe al cambio de velocidad de la luz al pasar de un medio a otro.

La ley de Snell se aplica para calcular el ángulo de refracción: n1 * sen(épsilon1) = n2 * sen(épsilon2).

La velocidad de la luz en el agua es aproximadamente 225,000 km/s, menor que en el aire.

El ángulo de refracción es distinto al de incidencia y se calcula usando la ley de Snell.

Geogebra permite visualizar el ángulo de refracción para distintos ángulos de incidencia y valores de índices de refracción.

El índice de refracción de un lámina de vidrio es mayor que el de agua, lo que afecta el ángulo de refracción.

Cuando la luz pasa del vidrio al agua, el ángulo de refracción es mayor que el de incidencia.

Existe la posibilidad de reflexión total interna cuando el ángulo de incidencia es mayor que el de refracción.

La frecuencia de la luz permanece constante independientemente del medio a través del cual viaja.

La longitud de onda de la luz cambia cuando la velocidad de la luz cambia en diferentes medios.

La relación entre la longitud de onda, la frecuencia y la velocidad de la luz se puede expresar matemáticamente.

El índice de refracción se relaciona con la velocidad de la luz en el medio y la velocidad en el vacío.

La fórmula para calcular la longitud de onda en un segundo medio es la inversa del cociente de los índices de refracción.

El color de un objeto no cambia al sumergirse en agua debido a que la frecuencia de la luz no cambia.

La longitud de onda en el agua se calcula dividiendo la longitud de onda en el aire por el índice de refracción del agua.

El índice de refracción varía para diferentes materiales, afectando la longitud de onda de la luz.

La fórmula general para la longitud de onda en un segundo medio se puede simplificar en casos particulares como el aire y el agua.

El video utiliza Geogebra para demostrar el cálculo de la longitud de onda y su variación en diferentes condiciones.

El video explica conceptos de óptica de manera didáctica, utilizando ejemplos prácticos y visuales.