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Abrir el simulador

Ley de Snell entre aire, agua, aceite, vidrio y diamante, reflexión total y un prisma que separa los colores.
Un lápiz que parece roto dentro de un vaso, una piscina que parece menos profunda de lo que es, el brillo de un diamante, un arcoíris o internet viajando por fibra óptica: todo se explica porque la luz cambia de velocidad al cambiar de medio, y eso la desvía.

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Lo que vas a aprender

  • Qué es el índice de refracción.
  • La ley de Snell y hacia dónde se desvía el rayo.
  • Qué es el ángulo límite y la reflexión total.
  • Por qué un prisma separa la luz blanca en colores.

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Cómo se usa el simulador

  • Modo: entre dos medios o prisma.
  • Medios: elige el medio 1 y el medio 2 entre aire, agua, aceite, vidrio y diamante. ⇅ Intercambiar medios les da la vuelta.
  • θ₁ · ángulo de incidencia: de 0° a 89°.
  • El dibujo indica qué porcentaje de la luz se refracta y cuánto se refleja.
  • El panel da el ángulo de refracción, el ángulo límite (si existe), el porcentaje de luz reflejada, la velocidad de la luz en el medio 2 y la ley de Snell con tus números.

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Fundamentos teóricos

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Índice de refracción

La luz viaja a c≈3⋅108c \approx 3 \cdot 10^8 m/s en el vacío y más despacio en los materiales. El índice de refracción mide cuánto: n=cvn = \frac{c}{v}

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Ley de Snell

Cuando un rayo pasa de un medio a otro con cierto ángulo, cambia de dirección. Midiendo los ángulos desde la normal (perpendicular a la superficie): n1sin⁡θ1=n2sin⁡θ2n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2
  • Al pasar a un medio de mayor índice (aire → agua), el rayo se acerca a la normal.
  • Al pasar a uno de menor índice (agua → aire), se aleja.
  • Si incide perpendicular (θ1=0\theta_1 = 0), no se desvía.

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Reflexión total

Si la luz va de un medio de mayor índice a uno de menor, el ángulo de refracción es mayor que el de incidencia. Hay un ángulo de incidencia para el que el rayo refractado sale rasante (θ2=90°\theta_2 = 90°): el ángulo límite. sin⁡θL=n2n1(n1>n2)\sin\theta_L = \frac{n_2}{n_1} \qquad (n_1 > n_2) Por encima de él, la luz no puede salir y se refleja entera. Es la reflexión total: guía la luz por la fibra óptica y hace brillar a los diamantes, cuyo ángulo límite es muy pequeño (24°).

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Reflexión parcial

Incluso sin reflexión total, siempre se refleja una parte de la luz. A incidencia normal, entre aire y vidrio, un 4 %. La fracción reflejada crece al acercarse a incidencia rasante o al ángulo límite.

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Dispersión y prisma

El índice de refracción depende del color: en el vidrio es algo mayor para el violeta que para el rojo. Cada color se desvía un ángulo distinto y la luz blanca se abre en un espectro. Así Newton demostró en 1666 que la luz blanca es una mezcla de colores. El arcoíris es dispersión en gotas de agua.

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Frecuencia y longitud de onda

Al cambiar de medio, la frecuencia (que fija el color) no cambia. Cambian la velocidad y la longitud de onda: λ=λ0/n\lambda = \lambda_0/n.

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Ejemplos resueltos

Ejemplo 1 · Del agua al aire

Un rayo pasa del agua (n=1,333n = 1{,}333) al aire con 35° de incidencia. ¿Con qué ángulo sale? ¿Cuál es el ángulo límite?sin⁡θ2=1,333⋅sin⁡35°=0,765⇒θ2=49,9°\sin\theta_2 = 1{,}333 \cdot \sin 35° = 0{,}765 \Rightarrow \theta_2 = 49{,}9°.sin⁡θL=1/1,333⇒θL=48,6°\sin\theta_L = 1/1{,}333 \Rightarrow \theta_L = 48{,}6°. Por encima, reflexión total.
Un rayo pasa del aire al vidrio (n=1,52n = 1{,}52) con 30°: sin⁡θ2=0,5/1,52=0,329⇒θ2=19,2°\sin\theta_2 = 0{,}5/1{,}52 = 0{,}329 \Rightarrow \theta_2 = 19{,}2°. Se acerca a la normal.
v=c/n=3⋅108/1,333=2,25⋅108v = c/n = 3 \cdot 10^8/1{,}333 = 2{,}25 \cdot 10^8 m/s.
sin⁡θL=1/2,42⇒θL=24,4°\sin\theta_L = 1/2{,}42 \Rightarrow \theta_L = 24{,}4°. Casi toda la luz que entra en un diamante tallado sufre varias reflexiones totales antes de salir por arriba: por eso brilla tanto.

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Experimenta con el simulador

1

Acercarse y alejarse

Del aire al agua y luego al revés con el mismo ángulo. ¿En qué caso se acerca el rayo a la normal?
2

Ángulo límite

Del vidrio al aire, sube el ángulo de incidencia hasta que el rayo deje de salir. Compara con el valor del panel.
3

Del aire al agua no hay límite

Comprueba que del aire a cualquier otro medio nunca hay reflexión total.
4

El prisma

Cambia al modo prisma. ¿Qué color se desvía más?

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Errores frecuentes

  • Medir los ángulos desde la superficie en lugar de desde la normal.
  • Buscar ángulo límite al pasar a un medio de mayor índice. Solo existe de mayor a menor.
  • Pensar que cambia la frecuencia al refractarse.
  • Usar la calculadora en radianes.

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Preguntas frecuentes

La luz de la parte sumergida se desvía al salir del agua. El cerebro supone que ha viajado en línea recta y coloca esa parte más arriba de donde está.
Un núcleo de vidrio de mayor índice rodeado de otro de menor índice. La luz entra con un ángulo que supera el límite y se refleja totalmente una y otra vez, recorriendo kilómetros casi sin pérdidas.

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Última modificación el 6 de octubre de 2026