¿Cómo puede la velocidad de la luz en la interfaz que separa dos medios ser igual a la de uno de los medios?

Cuando la luz pasa de un medio ópticamente más denso a un medio ópticamente más raro, se desvía de la normal de acuerdo con la Ley de refracción de Snell. m 1 pecado i = m 2 pecado r dónde m 1 y m 2 son los índices de refracción de los dos medios, m 1 > m 2 , y i y r son los ángulos de incidencia y refracción respectivamente.

cuando aumentamos i gradualmente, r también aumenta. Desde, r > i como m 1 > m 2 , r se convierte 90 antes i . El ángulo de incidencia para el cual el ángulo de refracción es 90 se llama ángulo crítico i C . De la ley de Snell obtenemos, pecado i C = m 2 / m 1 . Así es como se explica el ángulo crítico en casi todas las fuentes. Más allá de este ángulo, se dice que la ley de refracción de Snell ya no es válida y la refracción no es posible, solo se produce la reflexión o, más precisamente, la reflexión interna total.

No entiendo por qué todavía consideramos el índice de refracción del medio en el rayo refractado rasante ( r = 90 ) como m 2 . ¿Cómo podemos determinar la velocidad de la luz (y por lo tanto el índice de refracción) en la interfaz que separa dos medios? De acuerdo con las derivaciones, la velocidad de la luz en la interfase es la misma que la del medio que no sea de donde emergió el rayo (aquí es el medio más raro). Pero, ¿por qué lo elegimos de esta manera? ¿Por qué no puede ser al revés?

Respuestas (1)

El caso del ángulo refractado siendo 90 está mal definido, porque puede calcular y ver que obtiene la reflexión interna total para todos los ángulos que son iguales o mayores que el ángulo crítico. Lo que significa que en realidad no hay energía moviéndose paralelamente a la interfaz, y no se puede hablar de su velocidad.

Gracias por su respuesta. Si es posible, ¿podría respaldar su respuesta con recursos confiables? Por lo que he aprendido hasta ahora, un rayo de luz que incide en un ángulo crítico roza la superficie después de la refracción. La ocurrencia de TIR para rayos incidentes en un ángulo crítico es nueva para mí. Así es como pensé que se produciría la reflexión interna a medida que uno aumenta el ángulo de incidencia gradualmente.
No es que el 100% de la energía se transmita y en el ángulo crítico BAM, no haya transmisión en absoluto. La transmisión se vuelve cada vez más débil hasta que en el ángulo crítico se acerca a la real. 0 y después de eso se queda así. Consulte las ecuaciones de Fresnel para tener una idea cuantitativa de los números: en.wikipedia.org/wiki/Fresnel_equations , y también puede verlo en la siguiente simulación (cambie el primer índice de refracción medio y observe cómo aumenta el ángulo más es reflejado y menos transmitido: phet.colorado.edu/sims/html/bending-light/latest/…
@Vishnu ¿Qué significa rozar la superficie? ¿Permanecer dentro del diámetro de un átomo de la superficie durante al menos 1 cm? ¿Es la superficie incluso definible con esa precisión? ¿Puede un rayo de luz ser tan delgado?