¿Cómo puede doblarse un rayo de luz lento?

Si la luz viaja por el aire, frena y termina doblándose. ¿Pero cómo? Si corro en línea recta y me desacelera, ¿no debería seguir corriendo en línea recta?

Este enlace brinda una buena explicación, en mi opinión: physicsclassroom.com/class/refrn/Lesson-1/… también, en relación con su pregunta, podría buscar publicaciones en este sitio sobre espejismos, no he buscado pero me imagino allí son preguntas parecidas a las tuyas.
Un recordatorio de que los comentarios son para solicitar aclaraciones y sugerir mejoras. He borrado algunos comentarios que no servían para ese propósito.

Respuestas (2)

Cuando dices curvas de luz, asumo que estás hablando de refracción , es decir, el cambio en el ángulo de la luz dado por la ley de Snell .

Usted pregunta:

Si corro en línea recta y me desacelera, ¿no debería seguir corriendo en línea recta?

pero supongamos que un pie se ralentiza mientras que el otro no. En ese caso, giraría en la dirección del pie que se desaceleró. Esto es análogo (aunque no exactamente igual) a lo que sucede cuando se refracta la luz. Si la luz incide de frente en un límite del índice de refracción, es decir, i = r = 0 , entonces no está doblado. El cambio en el ángulo ocurre cuando la luz golpea un límite de índice de refracción en un ángulo mayor que 0, por lo que un lado del frente de onda se ralentiza primero.

+1 entonces, ¿es el cambio de densidad en la atmósfera, doblando la luz?
Eso más la dirección no ortogonal la mayor parte del tiempo en la que llega la luz con el gradiente de densidad.

Para aumentar la respuesta de Rennie con una representación gráfica, permítanme publicar este diagrama:

Imagine, si quiere, no un solo haz de luz sino una serie de frentes de onda. Cuando parte del frente de onda se ralentiza debido a una densidad diferente, la longitud de onda también se comprime, introduciendo así la curva característica.

ingrese la descripción de la imagen aquí

el libro de física elemental que leí hace mucho tiempo cuando lo explicaba como un grupo de personas corriendo de lado a lado en un suelo duro cuando llegan al borde de una playa de arena y siguen corriendo (pero más lento). Un extremo de la línea llega a la arena y frena antes, mientras que el otro extremo llega más tarde y avanza rápido durante más tiempo. Una vez que están todos en la arena, todavía están en línea recta, pero la línea apunta en una dirección diferente a la que tenía antes.
Bien, creo que entiendo por qué la luz se refracta, pero ¿podría aclarar cómo el principio de Fermat y Huygens es la refracción?
@mohabdi Así es como se derivaron originalmente esos principios. Puede encontrar eso en cualquier explicación de los principios respectivos: esto sigue siendo física de nivel secundario. ¿Qué es exactamente lo que no entiendes?
Por ejemplo, la afirmación "la onda de luz plana se propaga por el espacio libre a la velocidad de la luz, c". ¿Qué es una onda de luz "plana"?
¿Por qué el frente de onda permanece así, en lugar de hacer algo como esto ? Eso es ciertamente lo que habría hecho la gente en la analogía de @hobbs.
@ Random832, ese es básicamente el mismo diagrama en lo que respecta a los frentes de onda, excepto que la flecha roja no se dibuja de la mejor manera. No es perpendicular a los frentes de onda, por lo que no es una representación real de la nueva dirección. Vuelva a alinear la flecha roja con los nuevos frentes de onda.
No, mi diagrama ilustra una situación hipotética en la que cada fotón continúa en la misma dirección en la que se movía originalmente, al contrario de cómo se comporta realmente. ¿Cuál es la causa física de que la onda se propague perpendicularmente a los frentes de onda en lugar de que los frentes de onda estén sesgados en relación con la dirección de propagación?
También entiendo que los "frentes de onda" en ambos diagramas son la envolvente de las posiciones de los fotones que abandonaron la fuente al mismo tiempo. No siempre son planas (para una fuente puntual son esféricas), y ciertamente no corresponden a ondas físicas ya que no es luz coherente.
@Random832, cuando la luz no es coherente, se compone de diferentes longitudes de onda y cada longitud de onda se doblará en una cantidad diferente. Esto se debe a la naturaleza ondulatoria de la luz. No creo que este comportamiento pueda explicarse en términos de partículas de fotones y eso es parte de la importancia de la naturaleza dual de la luz como partículas y ondas. Si está tratando de explicarlo ignorando su naturaleza ondulatoria, es muy posible que esté perdido.
@Octopus Light puede ser monocromático sin ser coherente. Simplemente no entiendo cómo cada fotón "sabe" que el resto de la superficie está en ángulo.
@ Random832 esa es una buena pregunta y, lamentablemente, está más allá de mi capacidad de explicarla bien, excepto que cae fuera del principio de acción mínima en un sentido cuántico. ¿Quizás se puede convertir en otra pregunta aquí?
¿Cómo puede doblarse un rayo de luz lento?
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