Moeda
14 Mar, 2012
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PDFApareciendo
PRESENTACIÓN: Cando a luz proveniente dun obxecto na auga atravesa un dioptrio plano que a separa do aire se refracta. Os raios afástanse da normal e dan lugar a unha imaxe virtual, directa e nunha posición máis próxima que a que ocupa o obxecto.
- Conceptualization of Light Refraction, Andrzej Sokolowski, Phys. Teach. 51, 110 (2013)
- Refractive index of a liquid as a function of temperature, Christopher J. Olney, Phys. Teach. 36, 46 (1998)
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Cuando el rayo de luz que proviene de la moneda llega a la superficie que separa el agua del aire, se produce un cambio en la dirección en que se propaga. Como consecuencia de este cambio de dirección, se vuelve a ver la moneda.
Este fenómeno característico no solo de la luz, sino de todo tipo de ondas, se llama refracción y ocurre siempre que una onda pasa de un medio a otro. El cambio de dirección es tanto mayor, cuanto mayor sea la diferencia de velocidades de la onda en un medio y en el otro.
El fenómeno de la refracción es un fenómeno que se observa en todo tipo de ondas. En el caso de las ondas de radio, la refracción es especialmente importante en la ionosfera, en la que se producen una serie continua de refracciones que permiten a las ondas de radio viajar de un punto del planeta a otro.
Otro ejemplo de refracción no ligado a ondas electromagnéticas es el de las ondas sísmicas. La velocidad de propagación de las ondas sísmicas depende de la densidad del medio de propagación y, por lo tanto, de la profundidad y de la composición de la región atravesada por las ondas. Se producen fenómenos de refracción en los siguientes casos: Refracción entre la transición entre dos capas geológicas, especialmente entre el manto terrestre y el núcleo de la Tierra. En el manto, por pequeñas desviaciones de la densidad entre capas ascendentes menos densas y descendentes, más densas.
La refracción, es el cambio de dirección de una onda, aquí es una onda electromagnética, cuando cambia de medio, pasando del aire al agua en este caso. Para entender este fenómeno, se puede imaginar una línea recta entre la moneda y el ojo. Al echarse hacia atrás, esta línea está bloqueada por el vaso. Cuando se vierte agua en el vaso, el agua desvía la línea y se puede ver la moneda (un dibujo de esta explicación sería el siguiente enlace). Gracias a este fenómeno, se pueden realizar trucos de magia para los más pequeños y no tan pequeños, tal y como se muestra en el siguiente enlace.
La refracción de una onda es el cambio de dirección y de velocidad que experimenta ésta cuando pasa de un medio a otro medio en el que puede propagarse. Cada medio se caracteriza por su índice de refracción. En el siguiente laboratorio virtual se pueden variar los índices de refracción de dos medios y ver como es la propagación de la onda en ellos. En el siguiente vídeo, se puede ver el efecto de dos medios con distinto índice de refracción y en éste, cuando ambos medios tienen el mismo índice de refracción. El fenómeno de la refracción suele equivocarnos en nuestras apreciaciones, por ejemplo, cuando creemos que el sol o una estrella está donde la vemos, esto no es así puesto que el rayo se ha desviado por refracción al atravesar la atmósfera. O cuando nos acercamos al borde de una piscina, creemos que el fondo está cerca del borde pero realmente hay mucha mayor profundidad, vemos el fondo donde no está. Si viéramos un pez, lo veríamos más cerca y más grande. Otro engaño de la refracción, son los espejismos debidos a la desviación de los rayos luminosos al atravesar capas de aire caliente y no solamente en los desiertos, también en una carretera asfaltada un día de mucho calor.
Así, vemos los objetos porque la luz reflejada en ellos incide en nuestro ojo, pero ¿por qué los vemos de colores? La luz blanca es una mezcla de colores; cuando se refleja en un objeto rojo, este objeto absorbe todos los colores excepto el rojo, que es el que llega a nuestro ojo. Lo mismo ocurre con objetos de otros colores, si un cuerpo refleja todos los colores, lo vemos blanco, y si no refleja ninguno, lo vemos negro (ausencia de luz).
En este vídeo se observa que la imagen se forma en el mismo lado que se encuentra el objeto (la moneda en este caso), y con el mismo tamaño, pero con una profundidad aparentemente distinta, que depende de la relación que guarden los índices de refracción de los medios (n=naire y n’=nagua).
Los dioptrios planos modifican la posición aparente de los objetos acercándolos o alejándolos del observador según sea la relación n’/n.
Yo soy de pueblo marinero y este efecto lo “sufro” muy a menudo cuando voy a la playa. Todo parece estar cerca, al alcance la mano pero nada más lejos de la realidad. Otra forma en que se manifiesta la refracción es cuando ves los remos de las barquitas bajo el agua, que parecen que están dobladas.
Interesantísimo experimento para comprobar cómo funciona la radiación electromagnética, y en concreto la luz visible, ante el cambio de medio de propagación, lo que viene a ser la refracción. Aquí un experimento donde se puede ver otro ejemplo de las consecuencias de la refracción.
Experimento perfecto para sorprender a jóvenes y no tan jóvenes. Parece de un truco de magia, cuando en realidad se trata de física, concretamente del campo de óptica.
Este bloque óptica está incluido en la programación de la materia de física de 2º de bachillerato, por lo que este experimento puede resultar atractivo para introducir la materia a los alumnos.
Con el fin de poder realizar alguna prueba o experimento más del bloque de óptica, tanto de refracción como de reflección y poder así cuantificar la ley de Snell me ha resultado muy interesante este simulador.
Para los que vivimos cerca del mar, nos permite explicar porque los elementos como los tubos de buceo, o los remos parece que se doblan dentro del agua
Podemos visualizar tres refracciones utilizando un lápiz y un vaso con agua, alcohol y aceite. El índice de refracción es distinto en cada medio, por lo que para un observador situado fuera del vaso, parecerá que el lápiz está partido en tres. El índice de refracción del agua es 1,33, el del alcohol 1,36, el del aceite 1,48 y el del aire aproximadamente 1.
El fenómeno de la refracción puede visualizarse de diferentes maneras, encontré navegando otro ejemplo muy visual: Se trata de dibujar dos flechas hacia un lado en un papel y colocarlo de forma vertical detrás de un vaso. Observamos las flechas a través del vaso: sin agua, las veremos en el mismo sentido; al llenar de agua el vaso las flechas parece que cambian de dirección. Esto ocurre por el fenómeno de la refracción y porque vemos las flechas a través de dos medios diferentes cuando el vaso está lleno: el agua y el aire.