a) En el fenómeno de la transmisión de ondas nunca se produce cambio de fase. Únicamente se produce cambio de fase en el fenómeno de la reflexión en el caso de pasar de un medio de índice de refracción menor a uno de índice de refracción mayor.
b) El ángulo de incidencia para el cual el ángulo de refracción es de 90o recibe el nombre de ángulo límite.
a) En el fenómeno de la transmisión de ondas nunca se produce cambio de fase. Únicamente se produce cambio de fase en el fenómeno de la reflexión en el caso de pasar de un medio de índice de refracción menor a uno de índice de refracción mayor. Esto puede explicarse a través de los coeficientes de transmisión y reflexión. El coeficiente de transmisión T, que es el cociente entre la amplitud de la onda transmitida y la de la incidente vale:
siendo v1 y v2 las velocidades de propagación de las ondas en los medios de incidencia (1) y de transmisión (2). Podemos ver que ese factor siempre será positivo, puesto que numerador y denominador serán siempre positivos. Ello implica que las amplitudes de las ondas incidente y transmitida tienen el mismo signo, es decir, están en fase.
Por otro lado, el coeficiente de reflexión R, que es el cociente entre la amplitud de la onda reflejada y la transmitida vale:
En este caso R puede ser positivo o negativo, en función de cuánto valgan v1 y v2. Si v1>v2 el numerador de R será negativo mientras que el denominador será positivo, lo que da lugar a R negativo. Esto se producirá al pasar de un medio de menor índice de refracción a otro de mayor índice de refracción (la velocidad disminuye). Entonces las amplitudes de las ondas incidente y reflejada tienen que tener signo contrario, es decir, están en oposición de fase. Por el contrario, si v1<v2 tanto numerador como denominador de R serán positivos, lo que da lugar a R positivo. Esto se producirá al pasar de un medio de mayor índice de refracción a otro de menor índice de refracción (la velocidad aumenta). Entonces las amplitudes de las ondas incidente y reflejada tienen que tener el mismo signo, es decir, están en fase. Por tanto vemos que sólo en la reflexión se puede producir un cambio de fase, pero no en la transmisión.
b) Cuando un rayo choca contra una interficie que separa dos medios de distinto índice de refracción (1 y 2), parte de la luz se transmite y parte se refleja. La parte que se transmite debe cumplir la ley de Snell:
n1senθi=n2senθr
siendo θi y θr los ángulos de incidencia y refracción. En esta ecuación puede verse que a medida que aumenta el ángulo de incidencia (mayor senθi) aumenta el ángulo de refracción (mayor senθr), hasta un valor máximo del ángulo de refracción, que será de 90º, ya que para ese ángulo:
senθr=sen90º=1
El ángulo de incidencia para el cual el ángulo de refracción es de 90º recibe el nombre de ángulo límite. Para valores superiores de este ángulo no existe luz transmitida (ya que el seno del ángulo de difracción no puede tomar valores superiores a la unidad) y toda la luz es reflejada (fenómeno que recibe el nombre de reflexión total). Este ángulo límite cumple pues:
En esta expresión puede verse claramente que puesto que senθil≤1 sólo existe ángulo límite si , es decir, si n2≤n1. Se puede producir por tanto reflexión total únicamente si se pasa de mayor a menor índice de refracción, y no en sentido contrario.