Cuando una onda plana de luz cruza el límite entre dos medios diferentes, su frecuencia es constante, pero su velocidad cambia.
Dado que existe una relación constante entre la velocidad de fase de la luz en cualquier medio dado y el producto de su frecuencia y longitud de onda, eso significa que la longitud de onda de la luz debe cambiar.
Si el ángulo de incidencia de una onda plana es normal a la superficie entre los dos medios, este cambio en la longitud de onda no causa ningún cambio en el curso de la onda. Sin embargo, en general, cuando la onda incidente no llega normal a la superficie, el cambio en la longitud de onda requiere que la onda transmitida cambie su dirección.
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Este fenómeno se llama refracción, y la relación entre el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción depende directamente del cambio en la velocidad de fase entre los dos medios.
La refracción es esencialmente un fenómeno superficial. Utilizando el principio de Huygen, que establece que cada punto en la superficie irradia una nueva onda esférica en respuesta a la onda entrante, la relación de los ángulos entre la onda incidente y la refractada se puede derivar fácilmente dadas las velocidades de dos fases y, por lo tanto, las dos longitudes de onda de La luz en los diferentes medios. La diferencia entre el caso de una onda plana normalmente incidente y una onda plana incidente en ángulo es que para la onda incidente en ángulo, la relación de fase entre las ondas secundarias que se irradian en la superficie no es constante como una función de posición en la superficie.
Se puede demostrar que para un límite plano entre los dos medios, todas las ondas esféricas que se originan en la superficie interferirán en general para producir una nueva onda plana transmitida que se propaga en una dirección diferente a la onda entrante.
El resultado es la famosa ley de Snell que relaciona la relación de los senos de los ángulos con la relación de los dos índices de refracción.
Alternativamente, el fenómeno puede tratarse directamente utilizando las ecuaciones de Maxwell en los dos medios.
