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¿Por qué la luz que atraviesa un prisma se desvía dos veces en la misma dirección?

Siempre que veo un dibujo 2D de la dispersión que se produce cuando la luz viaja a través de un prisma sólido veo que los rayos se curvan hacia abajo al entrar y hacia abajo al salir de nuevo. Por ejemplo aquí: https://www.wikiwand.com/en/Dispersion_(óptica)
A mi entender de óptica al entrar en un medio con mayor densidad óptica, el rayo debería doblarse hacia la normal de la superficie, girar cw y ccw al entrar en uno con menor IOR. Sin embargo, los dibujos sugieren que se desvía en la misma dirección tanto al entrar como al salir del prisma.

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Las normales consideradas para los rayos incidente y emergente son diferentes.

Para simplificar, tomemos un haz de luz monocromático que incide sobre un prisma, como se muestra en esta figura: enter image description here

  1. Cuando la luz incide sobre un medio con mayor índice de refracción ( $n$ ), se inclina hacia la normal.
  2. Cuando la luz incide sobre un medio con un $n$ se aleja de lo normal.

En referencia a esta figura, el rayo incidente debería curvarse hacia la normal, lo que significaría una rotación en el sentido de las agujas del reloj ( $\phi_1 < \theta_1$ )

Y el rayo dentro del prisma se doblaría alejándose del nuevo normal en la nueva interfaz, correspondiente a otra rotación en el sentido de las agujas del reloj. ( $\phi_2 < \theta_2$ )

Por un haz de luz, dispersión hará que las distintas longitudes de onda de la luz se curven en ángulos diferentes, pero todas se curvarán en el mismo sentido.

Espero que esto ayude.


Fuente de la imagen.

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Así es como refracción de la luz en un medio funciona.

La velocidad de fase $v$ de la luz cambia al pasar de un medio a otro de densidad diferente en función de su índice de refracción $n$ y el ángulo de refracción con respecto al incidente viene dictado por Ley de Snell :

light refraction

A continuación, la luz que sale del medio y vuelve al medio inicial recupera la velocidad de fase que sea $v$ que tenía en este medio y, por tanto, también a su ángulo de incidencia inicial.

Si las superficies límite de entrada y salida del medio no son paralelas entre sí, como en el caso del prisma, hay que sumar algebraicamente su diferencia al ángulo de salida. La ley de Snell no cambia.

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