Written by LA luz es una radiación de naturaleza electromagnética. Está formado por la oscilación del campo eléctrico E y el campo magnético B que oscilan perpendicularmente entre sí y perpendicular a la dirección de propagación dada por el vector de Poynting S, como se muestra en la figura 01.
Figura 01: representación del vector de Poynting en función de los vectores de campo eléctrico y campo magnético, para la propagación de una onda electromagnética
Cada cuanto de oscilación de estos campos se llama fotón. Estas entidades físicas pueden considerarse partículas, aunque cuando se trata de la propagación de la luz en ambientes homogéneos, es conveniente tratarla considerando su naturaleza ondulatoria.
En el vacío, la luz viaja a una velocidad de 3×108Sra. En general, los otros medios tienen mayor refringencia, es decir, un índice de refracción más alto. Este índice viene dado por la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en este medio v, para obtener la siguiente expresión.
n = c / v
Para longitudes de onda más largas como el rojo, el índice de refracción es ligeramente más bajo que para el azul, por ejemplo.
La Figura 02 muestra un ejemplo de lo que sucede cuando la luz entra en un medio distinto de aquel en el que se propagó originalmente.
Figura 02: representación de un rayo de luz rojo, verde y azul que penetra en un medio de mayor refringencia
La luz viaja a una velocidad diferente a la velocidad original c. Cuando el índice de refracción es más alto, la velocidad de la luz es más lenta, según la expresión discutida anteriormente. De acuerdo a Principio de Fermat la luz intenta seguir un camino tal que el tiempo empleado sea mínimo. De la misma manera es el Ley de Snell-Descartes, que se deduce de manera diferente al principio de Fermat, pero que tiene el mismo resultado matemáticamente:
n1.senθ1 = n2.senθ2
Figura 03: representación de las desviaciones que sufre la luz blanca al pasar por un medio de caras paralelas y la respectiva emergencia de un rayo azul, verde y rojo, descartando los colores intermedios del análisis
Obviamente, para cada longitud de onda hay una desviación y una ecuación específica:
n1.senθ1 = n2.senθ2 para rojo
n1.senθ1 = n3.senθ3 para verde
n1.senθ1 = n4.senθ4 para azul
Descomposición de la luz blanca en varios colores a través de un prisma.
Consideremos que el medio 2 es más reflectante que el medio 1 y el medio 3 es igual al medio 1. En este caso, se observa que para cada rayo luminoso específico con su respectiva longitud de onda se produce una desviación ligeramente diferente. El azul, en comparación con el rojo, tiene una longitud de onda más corta y sufre una mayor desviación que el rojo.
Si la superficie de la segunda interfaz, entre el medio 2 y el medio 3 es paralela a la primera, los rayos vuelven a propagarse en la misma dirección que se propagó en el medio 1. En la vida diaria no se observa la separación de colores porque las diferencias son pequeñas y, por lo general, los haces de luz son gruesos.
Pero si la segunda interfaz no es paralela a la primera, como en el caso de un prisma, el fenómeno de la dispersión de la luz, mostrado en la figura 04, ocurre claramente.
Figura 04: representación de un prisma (lente con caras no paralelas), con índice de refracción mayor a 1, supuestamente en un medio como aire o vacío, con índice de refracción 1
Este experimento había sido realizado por Isaac Newton y los resultados publicados en 1672.
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Referencias bibliográficas:
HALLIDAY, David, RESNIK Robert, KRANE, Denneth S. Physics 4, volumen 2, 5 Ed. Río de Janeiro: LTC, 2004. 392 p.
