Lo que comúnmente se denomina dispersión de la luz
Este fenómeno fue descubierto en 1672 por Isaac Newton. Hasta entonces, la gente no podía explicar por qué los colores están en un determinado orden cuando se refractan. La dispersión de la luz ayudó a demostrar la naturaleza ondulatoria de la luz, pero para entender mejor la cuestión hay que comprender todos los aspectos.
Definición
El fenómeno de la dispersión de la luz (o dispersión) se debe a que el índice de refracción está directamente relacionado con la longitud de onda. La dispersión fue descubierta por primera vez por Newton, pero gran parte de la base teórica fue desarrollada por científicos en un período posterior.
Gracias a la dispersión, se pudo demostrar que la luz blanca está formada por muchos componentes. Para explicarlo de forma sencilla, un rayo de luz solar incoloro al atravesar sustancias transparentes (cristal, agua, vidrio, etc.) se descompone en los colores del arco iris que lo componen.
Cuando la luz pasa de una sustancia a otra, cambia de dirección, lo que se llama refracción. El blanco contiene toda una gama de colores, pero ésta es imperceptible hasta que se somete a la dispersión. Cada uno de los colores compuestos tiene una longitud de onda diferente, por lo que el ángulo de refracción es diferente.
¡Por cierto! La longitud de onda de cada uno de los colores del espectro es constante, por lo que las tonalidades se alinean siempre en el mismo orden cuando atraviesan una sustancia transparente.
La historia del descubrimiento de Newton y sus conclusiones
La historia nos dice que el científico se dio cuenta por primera vez de que los bordes de la imagen en la lente están coloreados en la época en que se dedicaba a mejorar el diseño de los telescopios. Le interesó mucho y se propuso descubrir la naturaleza de la aparición de las rayas de colores.
En esa época había una epidemia de peste en Gran Bretaña, por lo que Newton decidió retirarse a su pueblo de Woolsthorpe para limitar su círculo social. Y, al mismo tiempo, realizar experimentos para averiguar de dónde proceden las diferentes tonalidades. Para ello, cogió unos prismas de cristal.
En el transcurso de sus investigaciones, realizó muchos experimentos, algunos de los cuales se siguen realizando hasta el día de hoy de forma inalterada. La principal era la siguiente: el científico hacía un pequeño agujero en la persiana de una habitación oscura y colocaba un prisma de cristal en la trayectoria del haz de luz. El resultado fue un reflejo en forma de rayas de colores en la pared opuesta.
Newton extrajo del reflejo el rojo, el naranja, el amarillo, el verde, el azul y el violeta. Es decir, el espectro en su sentido clásico. Pero si se mira más de cerca y se aísla el espectro con equipos modernos, se obtienen tres zonas principales: rojo, amarillo-verde y azul-violeta. Los demás ocupan las zonas insignificantes de en medio.
Dónde se produce
La dispersión puede verse con mucha más frecuencia de lo que parece a primera vista. Sólo hay que prestar atención:
- Arco iris - es el ejemplo más conocido de dispersión. La luz es refractada por las gotas de agua, dando lugar a un arco iris, que los expertos denominan arco iris primario. Pero a veces la luz se refracta dos veces y aparece un raro fenómeno natural: un doble arco iris. En ese caso, el interior del arco es más brillante y con un orden de colores estándar, mientras que el exterior es borroso y los tonos van en orden inverso.
- Atardeceresque puede ser rojo, naranja o incluso multicolor. En este caso, el objeto que refracta los rayos es la atmósfera terrestre. Como el aire está formado por una mezcla particular de gases, el efecto es diferente y puede ser distinto.
- Si se observa con atención el en el fondo de un acuario o de una gran masa de agua con agua clara, se puede ver claramente el brillo iridiscente. Esto se debe a que el espectro solar se extiende a todo el espectro de colores por difusión.
- Piedras preciosas con diamantes talla joya también brillan. Si los giras suavemente, notarás cómo cada faceta da un tono diferente. Este fenómeno puede observarse en los diamantes, el cristal, la circonia cúbica e incluso la cristalería con una buena calidad de corte.
- Prismas de vidrio y cualquier otro elemento transparente también producirá un efecto cuando la luz los atraviese. Sobre todo si hay una diferencia de luz.
Para mostrar a los niños el fenómeno de la dispersión, se pueden utilizar burbujas de jabón normales. Vierta la solución de jabón en un recipiente y, a continuación, coloque un marco de alambre del tamaño adecuado. Una vez retirado, se pueden observar desbordamientos iridiscentes.
La descomposición espectral de la luz también es fácil de hacer con una linterna de smartphone. En este caso, se necesita un prisma de cristal y una hoja de papel blanco. El prisma debe colocarse sobre una mesa en una habitación oscura, con un haz de luz en un lado y un trozo de papel en el otro, con rayas de colores. A los niños les encanta esta sencilla experiencia.
Cómo el ojo conoce los colores
La visión humana es un sistema muy complejo capaz de discernir partes del espectro electromagnético. El ojo humano reconoce las longitudes de onda entre 390 y 700 nm. La radiación electromagnética en el rango visible se llama luz visible o simplemente luz.
Los colores son diferenciados por las células de los bastones y los bulbos de la retina. El primer tipo es muy sensible pero sólo puede discriminar la intensidad de la luz. La segunda distingue bien los colores, pero funciona mejor con luz intensa.
Las células de los conos son de tres tipos, según sean más sensibles a las longitudes de onda cortas, medias o largas. Gracias a la combinación de las señales de todos los tipos de células cónicas, el ojo es capaz de distinguir la gama de colores disponible.
Cada tipo de célula del ojo puede percibir no un solo color, sino diferentes tonos en una amplia gama de longitudes de onda. Por eso la visión es capaz de distinguir los detalles más pequeños y ver la diversidad del mundo que nos rodea.
La dispersión de la luz demostró una vez que el blanco es una combinación del espectro. Pero esto sólo puede verse tras su reflejo a través de ciertas superficies y materiales.