Formulation of didactic interest of the laws of refraction of light

Abstract

En este trabajo se presenta una formulación alternativa de las leyes de refracción de la luz. La formulación propuesta unifica las dos leyes clásicas de la refracción, y se muestra la correspondencia entre la nueva formulación y la clásica. Esta nueva formulación presenta un notable interés didáctico para la interpretación conceptual y resolución de problemas clásicos relacionados con el fenómeno de la refracción de la luz, como los que se proponen a los estudiantes de óptica geométrica en su primer año de carrera. A modo de ejemplo, se aplica esta formulación para la resolución de dos problemas de refracción típicamente asignados a estudiantes de dicho nivel educativo. Se presentan resultados y comentarios de los estudiantes. Aunque rigurosamente formulada en este trabajo, la nueva formulación puede enunciarse desde un punto de vista didáctico, utilizando un lenguaje cotidiano, como sigue: "Cuando un rayo se refracta, la única variación que sufre su vector de dirección es que la componente paralela a la superficie que separa dos medios (definida en el plano formado por el rayo incidente y la normal a la superficie en el punto de incidencia) se multiplica por el índice de refracción relativo entre ambos medios".

In this work, an alternative formulation of the laws of refraction of light is presented. The proposed formulation unifies the two classic laws of refraction, and it is shown the correspondence between the new and the classic formulations. This new formulation presents a remarkable didactic interest for the conceptual interpretation and resolution of classic problems related to the phenomenon of refraction of light, such as those proposed to students of geometric optics on their first year of college. As an example, this formulation is applied for the resolution of two refraction problems typically assigned to student of such educational level. Results and comments from the students are presented. Although rigorously formulated in this work, the new formulation can be stated from a didactic viewpoint, using everyday language, as follows: “When a ray is refracted, the only variation that undergoes its direction vector is that the parallel component to the surface separating two media (defined in the plane formed by the incident ray and the normal to the surface at the point of incidence) is multiplied by the relative refractive index between both media”.