Reflexión, Refracción y Transmisión: Interacción de Ondas Electromagnéticas con Interfaces
Cuando una onda electromagnética se encuentra con una interfaz entre dos medios diferentes, como aire y vidrio o aire y agua, ocurren tres fenómenos clave: reflexión, refracción y transmisión. El comportamiento de la onda en la interfaz depende de las propiedades de los medios, tales como su permitividad, permeabilidad y conductividad.
Reflexión
La reflexión se produce cuando una parte de la onda electromagnética incidente se redirige de vuelta al medio del que provino. El ángulo de incidencia, que es el ángulo entre la onda incidente y la normal a la superficie, es igual al ángulo de reflexión, que es el ángulo entre la onda reflejada y la normal a la superficie. La reflexión se ve afectada por las propiedades de los materiales, el ángulo de incidencia y la polarización de la onda. Cuando la interfaz entre los medios es un buen conductor, la mayoría de la energía incidente se refleja de vuelta.
Refracción
La refracción es el cambio de dirección de una onda electromagnética al pasar de un medio a otro debido a la diferencia en la velocidad de la luz en los dos medios. Esto provoca que la onda se curve en la interfaz, siguiendo la ley de Snell: n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2), donde n1 y n2 son los índices de refracción de los primeros y segundos medios, y θ1 y θ2 son los ángulos de incidencia y refracción, respectivamente. El índice de refracción (n) está relacionado con la permitividad (ε) y la permeabilidad (μ) del medio como sigue: n = √(ε * μ).
Transmisión
La transmisión ocurre cuando una parte de la onda electromagnética incidente atraviesa la interfaz y continúa propagándose en el segundo medio. La cantidad de energía transmitida depende de las propiedades de los medios, el ángulo de incidencia y la polarización de la onda. En algunos casos, como cuando el ángulo de incidencia supera el ángulo crítico para la reflexión interna total, no ocurre transmisión y toda la energía incidente se refleja de vuelta al primer medio.
Las fracciones de energía de la onda electromagnética incidente que se reflejan, refractan y transmiten dependen de las propiedades de los medios y del ángulo de incidencia y polarización de la onda. En muchas aplicaciones, como en fibra óptica, radar y comunicación inalámbrica, comprender estos fenómenos es crucial para el diseño y optimización de sistemas que interactúan con ondas electromagnéticas.
