Física - Optica

Contenido

Ley de Snell. Prisma óptico. Longitud de onda. Arco iris.

Dispersión de la luz

En 1666, Newton observó que cuando se hacía pasar un rayo de luz solar a través de un prisma triangular de vidrio, aquel se descomponía en un conjunto de valores que denominamos espectro de la luz blanca. De esta manera demostró que la luz solar (luz blanca) es una composición de ondas de distinta frecuencia. El efecto que provocan en la retina las distintas frecuencias originan la sensación de color.

Sabemos que el índice de refracción de una sustancia disminuye con la longitud de onda incidente. Por tanto si un haz de luz de distintas longitudes de onda incide sobre un material refractante cada radiación se desviará con un ángulo diferente. A esto se le llama dispersión de la luz. Llamaremos dispersión de la luz a la separación de un rayo de luz en sus componentes monocromáticas debido a su diferente índice de refracción. . La mayor desviación la sufre la luz violeta y la menor la luz roja.

Al espectro de la luz blanca se le llama espectro visible, porque es la parte del espectro electromagnético que percibe el ojo humano.

OJO: EL ARCO IRIS: Se forma por la dispersión de luz solar debida a la refracción de esta dentro de las gotas de agua suspendidas en el aire tras la lluvia. Para poder observarlo es necesario tener el Sol a nuestras espaldas.

Prisma óptico

Un prisma óptico es un dispositivo formado por dos superficies planas que forman entre sí un ángulo A y que separan dos medios con diferente índice de refracción.

Vamos a calcular el ángulo que se desvía un rayo de luz monocromático (de una sola longitud de onda) que incide formando un ángulo i sobre la cara de un prisma óptico cuyo índice de refracción en n y cuyo ángulo es A si el prisma está en el aire (n _aire = 1)

Para hallarlo, basta aplicar la ley de Snell a la superficie del prisma sobre la que incide el rayo, calculando así el primer ángulo de refracción. A continuación, determinamos geométricamente el ángulo de incidencia de la segunda superficie, y por último, aplicando de nuevo la ley de Snell, calculamos el ángulo de refracción en la segunda superficie.

1.sen i = n.sen r

n.sen r’ = 1.sen i’

d = (i - r) + (i’ - r’) = (i + i’) - (r + r’) = (i + i’) - A.

Se puede demostrar teórica y experimentalmente que el ángulo de desviación mínima se produce cuando los ángulos de incidencia y emergentes son iguales i = i’, es decir cuando dentro del prisma la trayectoria del rayo luminoso es paralela a la base del prisma.

r + r’ + 180 - A = 180

r + r’ - A = 0

A == r + r’

i - r + i’ - r’ + 180 - d = 180