Fundamentos de la Óptica

¿Alguna vez te has preguntado por qué puedes verte en un espejo o por qué una cuchara se ve doblada en un vaso de agua? Todo tiene que ver con cómo se comporta la luz.

La luz puede actuar de dos maneras principales: como partículas (modelo corpuscular de Newton) o como ondas (modelo ondulatorio de Huygens). Cuando la luz llega a una superficie, puede hacer dos cosas: reflejarse (rebotar y seguir en el mismo medio) o refractarse (pasar al otro medio pero cambiar de velocidad y dirección).

La reflexión sigue una regla súper simple: el ángulo con el que llega la luz es igual al ángulo con el que sale (θᵢ = θᵣ). En cambio, la refracción es más compleja y depende del índice de refracción de cada material, que se calcula como n = c/v (donde c es la velocidad de la luz en el vacío y v es la velocidad en ese material).

¡Dato curioso! El índice de refracción siempre es mayor a 1, porque la luz nunca viaja más rápido en un material que en el vacío.

Un sistema óptico es básicamente un conjunto de superficies que separan diferentes medios y que forman imágenes. Estas imágenes pueden ser más grandes o más pequeñas que el objeto original, estar derechas o invertidas, y ser reales (se pueden proyectar en una pantalla) o virtuales (solo las puedes ver pero no proyectar).

Para la refracción usamos la Ley de Snell: n₁senθᵢ = n₂senθᵣ. Esta ecuación te permite calcular exactamente cómo se va a desviar un rayo de luz al pasar de un medio a otro. Existe algo llamado ángulo límite que ocurre cuando θᵣ = 90°, y si lo superas, ¡ya no hay refracción!