Grado 7 → Iluminación y óptica ↓
Dispersión de la luz y formación del espectro
¿Alguna vez has visto un arco iris en el cielo después de la lluvia? Este hermoso arco de colores que se extiende por el cielo es un gran ejemplo de dispersión. Pero ¿qué es la dispersión y cómo se relaciona con la luz? Aprendamos sobre este fascinante fenómeno.
¿Qué es la luz?
Antes de profundizar en la dispersión, es importante entender qué es la luz. La luz es una forma de energía que nos permite ver las cosas que nos rodean. Viaja en líneas rectas y está compuesta por pequeñas partículas llamadas fotones. La luz visible que podemos ver es solo una pequeña parte del espectro electromagnético, que incluye otros tipos de luz como las ondas de radio, microondas y rayos X.
Naturaleza de la luz
La luz puede tener diferentes propiedades como intensidad, frecuencia y longitud de onda. La longitud de onda de la luz determina su color. La luz roja tiene una longitud de onda más larga, mientras que la luz violeta tiene una longitud de onda más corta. Las diferentes longitudes de onda se combinan para formar la luz blanca, el tipo de luz que vemos provenir de fuentes como el sol o una bombilla.
¿Qué es la dispersión?
La dispersión ocurre cuando la luz blanca se separa en sus colores componentes individuales. Esta separación o dispersión ocurre porque los diferentes colores de la luz se doblan en cantidades diferentes al pasar a través de un objeto. Este doblez de la luz también se llama refracción.
Explorando la dispersión
El crédito por el descubrimiento de la dispersión se lo lleva Sir Isaac Newton. Realizó un experimento pasando la luz solar a través de un prisma de vidrio. Un prisma es un objeto transparente con una superficie plana y pulida que refracta la luz. Newton observó que la luz solar, que parecía blanca, se divide en una banda de muchos colores. Esta banda de colores se llama espectro.
¿Cómo ocurre la dispersión?
Miremos en detalle cómo funciona la dispersión. Cuando la luz blanca entra en un prisma, se ralentiza y se dobla. Este doblado ocurre porque la luz entra desde un medio menos denso (aire) a un medio más denso (el vidrio del prisma). Aquí hay una representación simple:
// la luz entra al prisma
,
,
,
,
,
/ <- Prisma
,
,
,
,
Los diferentes colores de la luz se doblan en cantidades diferentes porque cada color tiene una longitud de onda diferente. La luz violeta se dobla más, y la luz roja se dobla menos. Así es como los colores se separan y forman un espectro.
Espectro
El espectro es el rango de colores que las ondas de luz pueden asumir. En el espectro formado por la dispersión de la luz, los colores aparecen en el siguiente orden:
- Rojo
- Naranja
- Amarillo
- Verde
- Azul
- Índigo
- Violeta
Estos colores aparecen en este orden específico debido a su longitud de onda. La luz roja con la longitud de onda más larga se dobla menos, y la luz violeta con la longitud de onda más corta se dobla más.
Ejemplos de dispersión en la vida real
Además de los arco iris, encontramos dispersión en la vida diaria a través de una variedad de objetos y fenómenos:
- CDs y DVDs: Cuando la luz incide en la superficie de un CD o DVD, las ranuras dividen la luz en diferentes colores, creando un efecto similar a un espectro.
- Pompas de jabón y manchas de aceite: ¿Alguna vez has notado destellos coloridos en burbujas o manchas de aceite? Estos colores son causados por la interferencia y dispersión de ondas de luz, dando una apariencia similar a un arco iris.
- Puesta de sol: El color del cielo cambia debido a la dispersión y dispersión de la luz, causando que diferentes colores aparezcan en diferentes momentos.
¿Cómo se forma un arco iris?
Los arco iris son un ejemplo natural de dispersión. Después de la lluvia, el aire se llena de pequeñas gotas de agua. Cuando la luz solar incide en estas gotas, la luz se dispersa, se refleja y se refracta. Este proceso crea un espectro circular de colores que vemos como un arco iris.
La luz entra en una gota, se dobla y se divide en sus colores componentes. Luego se refleja en la parte posterior de la gota y se refracta una vez más al salir de la gota. Cada gota dispersa la luz solar de la misma manera, creando un espectro completo de colores.
Entendiendo la ciencia del doblado y la refracción
Cuando la luz incide en una sustancia, su velocidad cambia. Este cambio de velocidad dobla la luz. El ángulo en el que la luz se dobla depende del índice de refracción de la sustancia. El índice de refracción (n) se puede calcular usando la fórmula:
Índice de refracción (n) = Velocidad de la luz en el vacío (c) / Velocidad de la luz en el medio (v)
Cada medio tiene un índice de refracción diferente, por lo que la luz puede doblarse de manera diferente al pasar de un medio a otro.
Más allá de la luz visible
El espectro que vemos cuando la luz se dispersa comprende solo una pequeña parte del espectro electromagnético. Otras ondas como la luz ultravioleta, la luz infrarroja, los rayos gamma, etc. también existen fuera del rango de la luz visible.
Conclusión
La dispersión de la luz y la formación de un espectro revelan la hermosa complejidad de lo que vemos como simple luz solar. Al entender la dispersión, obtenemos una visión de la naturaleza de la luz, el color y muchos fenómenos atmosféricos. Ya sea a través del arte o la ciencia, el estudio de la luz es un área de curiosidad y maravilla interminable.
Comentarios