Cuando la luz llega al plano frontera entre dos medios de comunicación, aparece una luz transmitida en el medio 2 y una luz reflejada en el medio 1. La luz transmitida es la luz refractada. Los ángulos asociados a las direcciones de la luz transmitida, refractada y reflejada se muestran en la figura 2.
El ángulo de incidencia, φ1, es igual al ángulo de reflexión φ3.
La Refracción es el cambio de dirección de la luz cuando pasa a un material de índice de refracción diferente, n.
La ley de Snell nos da la relación entre los senos de los ángulos de reflexión y refracción y de los índices de refracción de los medios:
Para ángulos superiores al ángulo crítico se observa TIR (reflexión interna total) [5]. El ángulo crítico, φ1c , se da para φ2 = 90º.
En su lugar, toda la luz se verá reflejada de nuevo en el primer medio, un proceso conocido como TIR. Este principio se aplica mediante guías de onda tradicionales como fibras ópticas y se muestra en la figura 3.
La luz de diferentes frecuencias se propaga a velocidades diferentes a través del medio. Por otra parte, el índice de refracción depende de la longitud de onda. Debido a estos efectos aparecen algunos efectos de dispersión en el medio.
La atenuación es la pérdida de potencia óptica. La atenuación aparece a causa principalmente de la absorción y la dispersión que dan lugar a una pérdida de energía en la dirección de propagación. La atenuación específica: Pérdida de potencia en dB por unidad de longitud, depende de la longitud de onda de la radiación que viaja a lo largo del medio. El coeficiente de atenuación, α, viene dado por la siguiente ecuación
donde P(0) es la potencia inicial o incidente, P(L) es la potencia a una distancia L del punto inicial.
Considerar un rayo de luz viajando a través de un medio con un índice de refracción n1 = 1.44 que incide en un segundo medio con un índice de refracción n2 = 1.4. La longitud de onda de la luz es de 1.1 µm.
Calcular el ángulo incidente que provoca el efecto TIR.
Ley de Snell:
El ángulo crítico, φ1c , aparece para φ2 = 90 º, entonces