Física y Luz...
Descomposición de la luz.
El indice de refraccion varía con el color de la luz.
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Suponga que en un experimento hiciésemos incidir un rayo de luz roja sobre un bloque de vidrio, y midiésemos el ángulo de incidencia θ1 y al ángulo de refracción, θ2 (como en la figura a). Al repetir el experimento y hacer incidir sobre el mismo bloque y con el mismo ángulo de incidencia θ1, un rayo de luz azul, observaríamos que éste se refracta con un ángulo de refracción θ´2 un poco menor que θ2 (como en la figura b). En otras palabras, la luz azul, al refractarse, sufre una mayor desviación, acercándose más a la normal que la luz roja. Este hecho indica que el vidrio presenta un índice de refracción mayor para la luz azul que para la luz roja.
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(a) (b)
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Si repetimos este exprimento usando luz de otro color, observaremos que para cada uno de ellos el vidrio presenta un índice de refracción diferente. Pero estas diferencias son muy pequeñas, como podemos ver en la tabla a continuación. Cualquier otro medio material (agua, plástico, etc.) presenta un comportamiento similar al del vidrio, o sea, que tiene un índice de refracción diferente para cada color.
Descomposición de la luz blanca.
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Consideremos ahora un estrecho haz de luz blanca por ejemplo, la luz solar, al que se hace incidir en un prisma de vidrio como el de la figura. Observamos que esta luz blanca, al penetrar en el vidrio, se refracta dando lugar a un haz multicolor, en el cual es posible percibir los colores siguientes: rojo, naranja, aarillo, azul, añil y violeta. El color rojo es el que sufre menos desviación de todos.
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El experimetno muestra entonces, que la luz blanca esta constituida por la superposición de todos los colores. Al penetrar superpuestos en el vidrio, cada color sufre una desvíación distinta, pues como vimos, el índice de refracción del vidrio, es diferente para cada uno de ellos, Por este motivo, el haz refractado se presenta en forma multicolor. Este fenómeno, en el cual la luz blanca se separa en diversos colores, se denomina descomposición de la luz. Por tanto, al refractarse, la luz blanca se descompone en los colores que la forman. Este conjunto cromático, denominado espectro de la luz blanca, puede observarse mas fácilmente si se recibe en una pantalla como la de la figura.
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Al volver a combinar todos los colores del espectro que se muestra en la figura anterior obtendremos nuevamente la luz blanca. En la siguiente figura se muestra una forma de obtener esta recomposición: el haz multicolor que sale de un prisma atraviesa un segundo prisma invertido, lo cual provoca la superposición de los colores, volviendo a producir luz blanca.
Si la luz de un color determinado, obtenida en el espectro de la luz blanca, atravesara un prisma, no se descompondría en otros colores, es decir, cada componente del espectro es un color puro. Por esto, decimos que cada franja coloreada del espectro está constituida por luz monocromática, es decir "luz de un solo color".
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El arco iris.
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Una de las consecuencias más interesantes de la descomposición de la luz es la formacion del arco iris. Como sabe, el arco iris se forma cuando la luz del sol incide en la atmósfera, durante la llucia o después de llover. Cuando un rayo de luz solar penetra en una gota, se refracta y sufre descomposición. El haz multicolor se refleja sobre la superficie interna de la gota, como podemos ver en la figura (a), al salir de ella, vuelve a refractarse, lo cual produce una mayor separación de los colores. Obviamente, esta dispersión de produce en todas las gotas que están recibiendo la luz del sol. Pero, un observador situado en la superficie de la Tierra no percibe todos los colores que provienen de una sola gota, pues tales colores que provienen de una sola gota, pues tales colores, al llegar al suelo se encuentran muy separados entre sí. Como podemos ver en la figura (b), la luz roja que llega al observador proviene de las gotas más altas, y la luz violeta, de gotas más bajas. Los demás colores del espectro, naturalmente, provienen de gotas situadas entre estos dos extremos.
Imagenes: Alvarenga, B. (1998) Física General.
El color de un objeto.
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De manera general, cuando los referimos al color de un objeto estamos suponiendo que se encuentra iluminado por luz blanca (solar o la de una lámpara común). Si recordamos que la luz blanca está constituida por la superposición de los colores del espectro, podemos conluir que un objeto se ve verde, por ejemplo, porque refleja preferentemente la luz verde y absorbe casi totalmente a los demás colores; es decir, envía hacia nuestros ojos unicamente la luz verde. De la misma manera, un objeto rojo es aquel que refleja la luz roja y absorbe todos los demas colores, pudiendose decir lo mismo acerca de los objetos azules, amarillos, etc.
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Un objeto es blanco, porque refleja todos los colores uqe recibe y no absorbe practicamente ninguna luz, de modo que envía luz blanca hacia nuestros ojos. Por otra parte, un objeto negro absorbe toda la luz que incide en él, por lo cual no envía luz alguna hacia nuestros ojos.