Un rayo de luz monocromática que incide desde el aire sobre una lámina de vidrio de caras planas y paralelas, experimenta dos refracciones:1. Primera refracción (aire-vidrio): Al pasar del aire (medio menos denso ópticamente) al vidrio (medio más denso ópticamente), el rayo se refracta acercándose a la normal. Esto significa que el ángulo de refracción ($\theta_v$) será menor que el ángulo de incidencia ($\theta$). Según la Ley de Snell: $n_{aire} \cdot \sin(\theta) = n_{vidrio} \cdot \sin(\theta_v)$.2. Segunda refracción (vidrio-aire): El rayo se propaga por el vidrio hasta incidir en la segunda interfaz (vidrio-aire). Como las caras de la lámina son paralelas, el ángulo de incidencia en la segunda interfaz es igual al ángulo de refracción de la primera interfaz ($\theta_v$). Al pasar del vidrio al aire, el rayo se refracta alejándose de la normal. El ángulo de refracción final será igual al ángulo de incidencia inicial ($\theta$), lo que significa que el rayo emergente del vidrio es paralelo al rayo incidente, pero ligeramente desplazado lateralmente.

Analicemos las propiedades del rayo de luz en cada medio:

La frecuencia de la luz está determinada por la fuente que la emite y es una característica intrínseca de la onda. Cuando la luz pasa de un medio a otro, su frecuencia no cambia. Por lo tanto, la frecuencia del rayo de luz será la misma en el aire y en el vidrio.

La velocidad de la luz depende del medio por el que se propaga. Se relaciona con el índice de refracción del medio ($n$) mediante la expresión:

donde $c$ es la velocidad de la luz en el vacío ($c \approx 3 \times 10^8 \text{ m/s}$). El índice de refracción del aire es aproximadamente $n_{aire} \approx 1$, mientras que el del vidrio es $n_{vidrio} > 1$ (típicamente entre 1.5 y 1.7).Por lo tanto:- En el aire: La velocidad es $v_{aire} \approx c$.- En el vidrio: La velocidad $v_{vidrio} = \frac{c}{n_{vidrio}}$. Como $n_{vidrio} > 1$, la velocidad de la luz disminuye al pasar del aire al vidrio ($v_{vidrio} < v_{aire}$). Esto se debe a la interacción de los fotones con los electrones de los átomos del material.- Al salir nuevamente al aire: La velocidad de la luz vuelve a ser aproximadamente $v_{aire} \approx c$.

La longitud de onda, la velocidad y la frecuencia están relacionadas por la ecuación fundamental de las ondas:

Dado que la frecuencia ($u$) permanece constante al pasar de un medio a otro, y la velocidad ($v$) cambia, la longitud de onda ($\lambda$) también debe cambiar.

Por lo tanto:- En el aire: $\lambda_{aire} = \frac{c}{\nu}$.- En el vidrio: $\lambda_{vidrio} = \frac{v_{vidrio}}{\nu} = \frac{c / n_{vidrio}}{\nu} = \frac{\lambda_{aire}}{n_{vidrio}}$. Como $n_{vidrio} > 1$, la longitud de onda de la luz disminuye al pasar del aire al vidrio ($\lambda_{vidrio} < \lambda_{aire}$).- Al salir nuevamente al aire: La longitud de onda vuelve a ser $\lambda_{aire}$.