Fisica General Burbano

576 ÓPTICA GEOMÉTRICA I
Fig. XXIV-16.– Prismas de reflexión
total.
Fig. XXIV-17.– Marcha de los rayos
en un periscopio.
A un rayo D que incide con ángulo mayor que el límite no corresponde rayo refractado, reflejándose
en la superficie de separación de los dos medios y verificando el fenómeno de la reflexión
total, llamado así porque toda la intensidad del rayo incidente la contiene el rayo reflejado, a
diferencia de los rayos que inciden con ángulo igual o menor que el límite (B) cuya intensidad se
reparte entre el refractado (B′) y el reflejado (B′′), de puntos en la figura.
Para que se verifique el fenómeno de la REFLEXIÓN TOTAL son necesarios dos condiciones:
que la luz vaya en un medio más hacia otro menos refringente y que incida con un ángulo
mayor que el límite.
La ley general de la refracción aplicada en el caso que e sea el ángulo límite y en consecuencia,
e′ =90º, se transforma en:
n
nsen
l = n′ ⇒ sen l = ′
n
La reflexión total tiene muchas aplicaciones. Así, por ejemplo, el PRISMA DE REFLEXIÓN TOTAL es
utilizado en diversos instrumentos ópticos como el periscopio, los prismáticos, etc. Consiste en un
prisma isósceles rectangular de un vidrio cuyo ángulo límite sea menor que 45º (Fig. XXIV-16), la
luz que incide normalmente en una de las caras sigue la marcha indicada en las figuras, verificándose
la reflexión total al cumplirse las condiciones especificadas en el párrafo anterior. En el periscopio,
la marcha de la luz es la indicada en la Fig. XXIV-17.
Las FIBRAS ÓPTICAS son otra aplicación de la reflexión total; se fabrican con vidrios y plásticos
de alto índice de refracción y de un diámetro de unos pocos micrómetros. La Fig. XXIV-18 nos
hace comprender su fundamento; la luz, penetra normalmente a la superficie extrema plana, quedando
atrapada en su interior si el rayo incidente, en sus múltiples reflexiones con las paredes, sufre
el fenómeno de reflexión total, hasta salir por el otro extremo plano. Estas fibras se agrupan en
manojos flexibles formados por agrupaciones de éstas para formar lo que llamamos un «tubo de
luz», pudiéndose transmitir la luz a través de él rodeando obstáculos y a distancias muy largas casi
sin pérdidas; en su formación debe, cada fibra, aislarse ópticamente, mediante un recubrimiento
muy fino de un material cuyo índice de refracción sea menor que el de la fibra, y colocándolas de
forma que queden paralelas entre sí (Fig. XXIV-19).
En medicina tienen su aplicación, ya que por su flexibilidad pueden transmitir imágenes muy
claras del interior del cuerpo humano con los llamados broncoscopios, citoscopios, microscopios
hipodérmicos, etc., todos ellos construidos con estas fibras.
Los refractómetros son aparatos que sirven para medir el índice de refracción de cuerpos transparentes;
su fundamento es: se ilumina por el sector AB una semiesfera de vidrio con rayos que inciden
en direcciones radiales (Fig. XXIV-20). En su cara plana se ha colocado una gota del líquido
cuyo índice de refracción se trata de medir y que es de menor refringencia que el vidrio de la semiesfera.
Los rayos correspondientes a la región AC, por incidir con un ángulo mayor que el límite
sufren la reflexión total; los que inciden con menor ángulo (de C a B) en parte se refractan y en
parte se reflejan.
Al observar con un anteojo, la región BC′ se ven dos regiones distintamente iluminadas: la BL
más oscura y la LC′ más luminosa, netamente separadas entre sí. La medida del ángulo
·BOL da
el ángulo límite. Como se ha de cumplir: n sen l = n′ sen 90º ⇒ n′ =n sen l. Si n (índice de refracción
del vidrio de la semiesfera) no se conoce, se hace una previa determinación en la que el
medio 2 es el aire.
PROBLEMAS: 10al 15.
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Fig. XXIV-18.– Fibra óptica.
Fig. XXIV-19.– Tubos de luz. Imagen
óptica en un tubo.
Fig. XXIV-20.– Fundamento de un
refractómetro.