Reflexión de la luz: Cuando un rayo de luz que se propaga en un medio, topa con una frontera que conduce a otro medio, parte del rayo incidente se refleja en el primer medio. Si la reflexión sucede en una superficie lisa se le llama reflexión especular. Si la superficie es rugosa, tenemos una reflexión difusa.
Ley de reflexión: Consideremos un rayo que se propaga en el aire e incide sobre una superficie con una cierta inclinación con respecto a la vertical. De acuerdo a esta ley el rayo incidente y el reflejado forman un ángulo de la misma magnitud con respecto a la vertical de la superficie en donde incide. A esta recta vertical se le conoce como normal a la superficie.
Refracción de la luz: Cuando un rayo que se propaga en un medio transparentese topa con una frontera que conduce a otro medio transparente, parte del rayo se refleja y parte entra al segundo medio. El rayo que entra al segundo medio se desvía en la frontera y se dice que hay refracción.
Los rayos incidente, reflejado y refractado, son todos coplanares. El angulo de refracción depende de las propiedades de los dos medios. Los ángulos de estos rayos, se miden a partir de la normal a la superficie del nuevo medio.
La relación entre los ángulos de incidencia y refracción (ley de Snell) son:
donde
La velocidad de la luz cambia de acuerdo al medio en que se propaga. En el vacío, la velocidad de la luz es de aproximadamente 300000 km/seg, mientras que en el vidrio es de alrededor de 200000km/seg. Esta es la razón por la cual la luz se refracta al pasar de un medio a otro. Se define entonces un índice de refracción (n) como:
El índice de refracción es una cantidad adimensional. En la figura tenemos que n2>n1, por lo que el rayo refractado se desvía hacia la normal.
Cuando la luz pasa de un medio a otro, la frecuencia de la luz no cambia, pero sí lo hace su longitud de onda. Basado en lo anterior, el índice de refracción puede expresarse como la razón de la longitud de onda de la luz en el vacío y la longitud de onda de la luz en el medio.
