La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda, cuando pasa de un medio a otro. La refracción es descrita matemáticamente por la Ley de Snell.
Ley de Snell
Se desarrolló originalmente en el estudio de la óptica. Sin embargo, se aplica igualmente a las ondas sísmicas. Su principal aplicación es determinar ángulos de reflexión y refracción a partir de la incidencia de ondas sísmicas en los límites de las capas en ángulos distintos de 90◦.
La ley de reflexión de Snell "establece que el ángulo en el que se refleja un rayo es igual al ángulo de incidencia. Tanto el ángulo de incidencia como el ángulo de reflexión se miden desde la normal hasta el límite entre dos capas que tienen diferentes impedancias sísmicas".
M. Gadallah y R. Fisher (2009). Reflexión y refracción de una Pwave incidente.
VP2> VS2> VP1> VS1
La porción de energía incidente que se transmite a través del límite y hacia la segunda capa con un cambio de dirección de propagación se denomina rayo refractado.
La dirección del rayo refractado depende de la relación de las velocidades en las dos capas. Si la velocidad en la capa 2 es más rápida que la de la capa 1, el rayo refractado se dobla hacia la horizontal. Si la velocidad en la capa 2 es más lenta que la de la capa 1, el rayo refractado se dobla hacia la vertical.
La porción de energía incidente que se transmite a través del límite y hacia la segunda capa con un cambio de dirección de propagación se denomina rayo refractado.
La dirección del rayo refractado depende de la relación de las velocidades en las dos capas. Si la velocidad en la capa 2 es más rápida que la de la capa 1, el rayo refractado se dobla hacia la horizontal. Si la velocidad en la capa 2 es más lenta que la de la capa 1, el rayo refractado se dobla hacia la vertical.
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Relación Matemática
La Ley de Snell cuando una onda atraviesa una interfaz entre dos medios sólidos isótropos; la onda cambia de dirección, ya sea una onda P o una onda S, tal que,
donde:
- i is el ángulo de la onda incidente con una velocidad.
- Vi=VP1 si es una onda P.
- Vi=VS1 si es una onda S.
- y son los ángulos de reflexión de las ondas P o S en el medio 1, los cuales tienen velocidades VP1 y VS1.
- y son los ángulos de refracción de las ondas P o S en el medio 2, los cuales tienen velocidades VP2 y VS2
- p es el parámetro de rayo (el cual será una constante a lo largo de la trayectoria de un rayo que atraviesa estratificación paralela).
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| SEG Wiki (2020). Diagrama de rayos sísmicos. |
Si o excede 1, tal como lo indica esta ecuación, se genera una onda refractada.
- M. Gadallah y R. Fisher (2009). Exploration Geophysics. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Pages 21 and 22.
- SEG Wiki (2020). Ley de Snell. Obtenido de: https://wiki.seg.org/wiki/Snell%27s_law/es
- Fisic (2021). Refracción de la luz y Ley de Snell. Obtenido de: https://www.fisic.ch/contenidos/optica/refracci%C3%B3n-de-la-luz-y-ley-de-snell/
