La ley de Snell describe cómo se dobla la luz al cruzar la frontera entre dos medios transparentes — por qué un lápiz se ve roto en un vaso de agua, por qué una alberca se ve menos profunda de lo que es, y por qué los cables de fibra óptica pueden transportar luz por kilómetros sin que escape. Esta calculadora aplica n1sinθ1 = n2sinθ2 para despejar el ángulo de refracción, el ángulo crítico, o un índice de refracción desconocido.
Por qué la luz se dobla en una frontera
La luz viaja a diferentes velocidades en diferentes medios — más rápido en el vacío, más lento en cualquier cosa que tenga masa con la que interactuar, como el vidrio o el agua. El índice de refracción n = c/v captura cuánto más lento viaja la luz en un medio dado en comparación con el vacío (c). Cuando un rayo cruza en ángulo hacia un medio con un índice distinto, un borde del frente de onda se ralentiza (o acelera) antes que el otro, lo que dobla la dirección de propagación. La ley de Snell, n1sinθ1 = n2sinθ2, es la consecuencia geométrica de ese cambio de velocidad y se cumple para cualquier par de medios transparentes.
El ángulo crítico y la reflexión interna total
La reflexión interna total solo ocurre yendo de un medio más denso a uno menos denso (n1 > n2), porque el ángulo de refracción crece más rápido que el ángulo de incidencia en esa dirección. En el ángulo crítico θc = asin(n2/n1), el rayo refractado rozaría la superficie a exactamente 90°. Si el ángulo de incidencia supera ese valor, la ley de Snell no tiene solución válida — sin(θ2) tendría que superar 1 — así que toda la luz se refleja de vuelta hacia el medio más denso. Este es el principio físico detrás de los cables de fibra óptica (la luz rebota a lo largo de un núcleo de vidrio mediante RIT repetida) y por qué el alto índice de refracción de un diamante (2.42) le da un ángulo crítico tan pequeño y un brillo tan dramático.
Límites y casos extremos
Esta calculadora asume un medio ideal, no absorbente y no dispersivo — no considera la dispersión cromática (diferentes longitudes de onda de luz doblándose en cantidades ligeramente distintas, que es por qué un prisma divide la luz blanca en un arcoíris), ni las ecuaciones de Fresnel que determinan cuánta luz se refleja frente a cuánta se refracta en la frontera. Los índices de refracción también varían ligeramente con la longitud de onda y la temperatura; los ajustes predefinidos usan aproximaciones estándar de luz visible. Mide siempre los ángulos desde la normal, no desde la superficie — una fuente común de errores de 90° de más o de menos.