Para analizar algunos fenómenos asociados a la propagación de la luz en diferentes medios, dos
amigos, Patricia y Esteban, realizaron el siguiente procedimiento experimental: añadieron agua a un recipiente
transparente. Luego, empleando un puntero láser, hicieron incidir un haz de luz desde abajo del recipiente, tal
como se representa en la siguiente imagen:
En todo momento, midieron y registraron el ángulo de incidencia (αi) y el de refracción (αR), dejando caer maicena
para visualizar el rayo del láser en el aire. Cuando el ángulo de incidencia alcanzó un determinado valor, se
percataron de que este no salió del agua, sino que se reflejó íntegramente en la superficie interna del líquido, por
lo que dejaron de registrar los valores.
Responde: a. ¿De qué forma se propaga la luz?
b. ¿Por qué la luz modifica su dirección cuando cambia de medio de propagación?
c. ¿Qué es el índice de refracción?
Respuestas
Respuesta:
El láser que rebota en el agua
¿Sabes que es posible ver el recorrido de la luz solo con un vaso de agua y unas gotas de leche? En este sencillo experimento vamos a descubrir cómo podemos ver claramente a la luz rebotar contra la superficie del agua y desviar su camino cuando choca con ella. Tan solo necesitas un par de objetos cotidianos. ¡Empezamos!
En este experimento te a hacer que una luz láser rebote en el agua. Además, te explicaremos cuál es el fenómeno que explica cómo rebota la luz contra la superficie del agua.
Materiales
Un vaso con agua.
Unas gotas de leche.
Un láser de luz. (¡Cuidado de no apuntar el láser contra tus ojos!)
Añadimos un poco de leche en el vaso con agua. Revolvemos hasta que se mezcle. Apagamos la luz y encendemos el puntero láser. Apuntamos el haz del láser hacia la superficie del vaso y… ¡La luz rebota en la superficie!
Experimento de la luz láser que rebota en el agua
Coge el vaso y llénalo de agua hasta la mitad. Si pasas el láser tras echar el agua verás que no puedes ver el recorrido que sigue la luz. Sin embargo, tras el siguiente pasó, podrás hacerlo.
Echa unas cuantas gotas de leche y remueve bien.
Ahora, vuelve a pasar el láser.
¡Voilà! Ya puedes ver la trayectoria del láser.
Explicación
El fenómeno que explica por qué la luz láser rebota contra el agua se llama reflexión. Esta propiedad de la física es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios. Este fenómeno hace hace que regrese al medio original. Por este motivo, el agua acaba quedando totalmente atrapada dentro del agua, chocando contra la superficie.
Asimismo, si quieres ver este efecto extendido, puedes hacerlo utilizando un recipiente más largo. Por ejemplo, si utilizas una fuente de cristal y la llenas hasta la mitad, verás que la luz rebota en zig-zag a lo largo del recipiente. Por otro lado, también puedes conseguir permitir que la luz se vea claramente utilizando gas, en lugar de leche. Este elemento también nos permitirá realizar este interesante experimento.
Te animamos ahora a conocer la refracción de la luz con otro de nuestros experimentos.
Sigue aprendiendo sobre la refracción de la luz
Como has visto en este experimento en el que el láser rebota en el agua, es muy fácil experimentar con la refracción de la luz. Pero, ¿qué es realmente el fenómeno de la refracción?
La luz se refracta siempre que viaja en ángulo hacia una sustancia con un índice de refracción diferente. Este índice de refracción permite conocer su densidad óptica. El cambio de dirección que ocurre al pasar la luz de un medio a otro se debe a un cambio de velocidad. Por ejemplo, como has podido ver en el experimento del láser que rebota en el agua, cuando la luz viaja del aire al agua, se ralentiza, lo que hace que continúe viajando en un ángulo o dirección diferente.
Refracción de la luz en el agua
¿Cuánto se dobla la luz? Cuando la luz viaja del aire al agua, la luz puede viajar mucho más lentamente. Esto provoca un cambio de dirección, que es lo que llamamos refracción. Cuando la luz entra en una sustancia más densa –que tiene un índice de refracción más alto–, la luz se “dobla” más.
El ángulo de refracción depende de dos cosas:
Cambio en la velocidad: si una sustancia hace que la luz se acelere o disminuya más, se refractará (se doblará) más. Dicho de otra manera, si la luz viaja por un medio con mayor densidad, se ralentizará más que si lo hace a través de un medio menos denso.
Ángulo del rayo incidente: si la luz entra en la sustancia en un ángulo mayor, la cantidad de refracción también será más notable. Por otro lado, si la luz entra en la nueva sustancia a un ángulo de 90°, la luz seguirá disminuyendo, pero no cambiará de dirección en absoluto.
Explicación:
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