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¿Cuáles son las causas de la refracción?


La mejor respuesta

La explicación de los libros de texto es que los rayos de luz se «curvan» al entrar en medios transparentes de mayor densidad óptica, induciendo la refracción (excepto los rayos que inciden 90 grados en las superficies de entrada y salida). El problema de este lenguaje es que los rayos de luz están compuestos por fotones y los fotones no son objetos, son cuantos de EM y se comportan como ondas al interactuar con campos como las moléculas que componen el material transparente de mayor densidad óptica. No puede «doblar» los fotones, pero puede redirigirlos.

Lo que los libros de texto no mencionan es por qué son redirigidos. Algunos libros de texto mencionan que los fotones parecen ralentizarse al transitar por materiales transparentes de mayor densidad óptica. Los fotones viajan en C y eso no cambia. Entonces, ¿qué sucede que hace que parezca que disminuyen la velocidad? Los fotones han entrado en un espacio curvo más profundo que alarga su trayectoria. El espacio es curvo, incluso en distancias cortas y espacios diminutos. La masa (moléculas) es un espacio aún más profundamente curvado. Eso es lo que son. Los fotones mismos están compuestos por un espacio totalmente curvo, por eso pueden parecer una onda y una «partícula». Si desea ver una ilustración de un espacio totalmente curvo en movimiento (arquitectura interna de fotones), vea esta breve animación en video que muestra la geomentría cinética de Riemann:

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De qué manera ¿El agua divide la luz? ¿Cómo afecta la refracción a cada color individual?

El agua es un medio dispersivo de la luz. Lo que eso significa es que la luz con diferentes colores viaja a diferentes velocidades en el agua. Si enviaste un pulso de luz blanca al agua, los diferentes colores se esparcen (o se dispersan) a medida que viajan por el agua.

Aquí tienes una foto de ondas en un estanque, solo para ilustrar la idea de que ondas con diferente dispersión a diferentes velocidades. Puede ver que en los bordes, la longitud de onda es más larga, lo que indica que las longitudes de onda más largas viajan más rápido que las longitudes de onda más cortas.

Copiado de: Boomerang .

Para la luz que viaja a través del agua, la física es completamente diferente. Esta vez, pero lo mismo es cierto que las longitudes de onda más largas viajan más rápido que las longitudes de onda más cortas. Hay una tabla de propiedades ópticas del agua en este enlace Propiedades ópticas del agua y el hielo – Wikipedia . A continuación, se muestra una captura de pantalla de la primera parte de la tabla. Preste atención a las dos columnas que he indicado con los recuadros rojos. La primera columna en la longitud de onda de la luz. La cuarta columna da el índice de refracción, n. Como probablemente sepa, el índice de refracción es igual a la velocidad de la luz en el vacío dividida por la velocidad de la luz de la sustancia. A medida que ese número se reduce y se acerca a 1, la luz viaja más rápido. Puede ver que a medida que avanza por la tabla (la longitud de onda se hace más larga), las ondas viajan más rápido (el índice de refracción se hace más pequeño)

Esta primera parte de la tabla es el extremo ultravioleta. Aquí hay un poco más abajo en la tabla:

Esto se está acercando al extremo rojo del espectro. Puede ver que n continúa disminuyendo a medida que aumenta la longitud de onda.

Cuando un haz de luz incide en una superficie lisa de agua en ángulo, los rayos de luz se desvían como consecuencia de este índice de refracción. Se llama índice de refracción, porque es una medida de (un índice de) cuánto se refracta (dobla) la luz. Cuanto mayor sea el índice de refracción, más se desviará la luz. Entonces, las longitudes de onda más largas se doblan más que las longitudes de onda más cortas. Casi se podría pensar que los más largos se golpean los dedos de los pies al entrar en el agua porque los ralentiza mucho, por lo que caen más de cara y descienden en un ángulo más pronunciado hacia la superficie.

A medida que se adentra más en el agua, las diferentes longitudes de onda continuarán desplegándose a lo largo de sus trayectorias separadas. Si deja que la luz brille sobre algo blanco, verá el espectro típico con la luz roja en un extremo y la luz azul en el otro. De acuerdo, violeta. Es curioso cómo solemos referirnos a ellos como el extremo rojo y el extremo azul del espectro, aunque la longitud de onda visible más corta va del azul al violeta.

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