INTRODUCCIÓN
Este proyecto se llama “romper y reconstruir la luz blanca” y consiste en desfragmentar la luz blanca en los colores que la componen, haciendo uso de materiales caseros y sencillos, es un experimento de óptica simple, y sirve para conocer más a fondo algo tan simple como la luz que vemos y usamos en nuestra cotidianidad.
El experimento fue escogido por ser simple y sencillo de desarrollar, también por pertenecer a una rama de la física que aun no se ha visto en el colegio y es muy importante pues explica el comportamiento de la luz y sus características, la óptica. Es un proyecto entretenido y divertido a los ojos pues, a pesar de ser simple, a muy pocas personas se les ocurre que la luz blanca, en su simplicidad, en verdad está conformada por muchos colores diferentes.
Para empezar, se podría decir que la luz, es la clase de energía radiante electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano, y la óptica es la rama de la física que estudia su comportamiento, manifestaciones y características principales, abarca el estudio de la reflexión, la refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y la interacción de la luz con la materia.
En este trabajo se experimentará con la luz más común, la luz blanca, descomponiéndola en los colores que la forman, se explicara cómo se hizo, con que materiales, el por qué de estos, tocando temas de la física óptica, también se explicaran muchos aspectos y características de la luz, y al final se hará un análisis de los resultados obtenidos.
MARCO TEÓRICO
La luz (del latín lux, lucis) es la clase de energía electromagnética radiante que puede ser percibida por el ojo humano. En un sentido más amplio, el término luz incluye el rango entero de radiación conocido como el espectro electromagnético. La ciencia que estudia las principales formas de producir luz, así como su control y aplicaciones, se denomina óptica.
La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones. Abarca el estudio de la reflexión, la refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y la interacción de la luz con la materia. Estudia la luz, es decir cómo se comporta la luz ante la materia.
La reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial. Ejemplos comunes son la reflexión de la luz, el sonido y las ondas en el agua.
La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad que experimenta la onda. El índice de refracción es precisamente la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el medio del que se trate.
Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total.
Se produce cuando la luz pasa de un medio de propagación a otro con una densidad óptica diferente, sufriendo un cambio de rapidez y un cambio de dirección si no incide perpendicularmente en la superficie. Esta desviación en la dirección de propagación se explica por medio de la ley de Snell. Esta ley, así como la refracción en medios no homogéneos, son consecuencia del principio de Fermat, que indica que la luz se propaga entre dos puntos siguiendo la trayectoria de recorrido óptico de menor tiempo.
En física, la difracción es un fenómeno característico de las ondas que consiste en la dispersión y curvado aparente de las ondas cuando encuentran un obstáculo. La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio. También sucede cuando un grupo de ondas de tamaño finito se propaga; por ejemplo, por causa de la difracción, un haz angosto de ondas de luz de un láser debe finalmente divergir en un rayo más amplio a una cierta distancia del emisor.
Cuando un rayo de luz blanca atraviesa un medio transparente como un prisma o el agua, se desvía inicialmente dentro del propio medio y después lo hace de nuevo al salir, respondiendo a la manifestación de un fenómeno físico conocido como "refracción de la luz".
La magnitud de la refracción depende de la frecuencia y longitud de onda que posee cada uno de los colores que integran la luz blanca. Esos colores son los mismos que observamos en el cielo de un día lluvioso cuando se forma un arco iris, siguiendo el siguiente orden: violeta, azul, verde, amarillo, naranja y rojo. De hecho la luz violeta se dispersa más que la roja cuando atraviesa el prisma. Como la dispersión de ambos colores se produce en forma de cuña, eso posibilita que se hagan visibles también el resto de los colores que forman el espectro completo de luz blanca.
La descomposición de la luz blanca se debe, precisamente, al hecho de que no está formada por un simple color, sino por los diferentes colores que forman su espectro completo.
Cada color del espectro de luz visible se diferencia del otro porque posee frecuencia y longitud de onda propia. Si realizáramos otra vez con el prisma el mismo proceso, pero a la inversa, es decir, haciendo pasar simultáneamente todos los haces de colores obtenido por la descomposición de la luz hacia atrás, al mezclarse de nuevo formarían otra vez un rayo de luz blanca.
RESULTADOS
En un primer momento se trata de descomponer la luz blanca en los diferentes colores que la componen. Para ello, se construye el dispositivo que nos va a permitir “romper” la luz blanca. Los materiales son muy sencillos, un recipiente plástico, preferiblemente transparente, una pantalla blanca, la cual puede ser una hoja en blanco, cartulina, madera, o con lo que se sienta más cómodo, 4 palos que sirven de base para sostener la pantalla sobre el recipiente, agua, un espejo que el tamaño sea aproximadamente de la mitad del recipiente escogido con anterioridad, y una linterna.
Llenamos el recipiente con agua, luego insertamos el espejo con una inclinación aproximada de 45º apoyándose en el extremo del recipiente plástico, luego, haciendo uso de los 4 palos, los pegamos a la hoja o a la cartulina blanca, y los ubicamos encima del recipiente.
Con el dispositivo preparado y listo para el experimento, se dispone a realizarlo, simplemente prendiendo la linterna y apuntando exactamente al espejo sumergido en el agua, el cual reflejara la luz, y gracias a los efectos de reflexión y refracción, en la pantalla blanca, o la hoja de papel, se podrá observar los colores del arco iris, o simplemente la luz blanca desfragmentada en los colores que la conforman, los cuales son, violeta, añil, azul, verde, amarillo, naranja y rojo, siendo este último el color que sufre la menor desviación, y el violeta el de mayor desviación.
Este resultado se da gracias al efecto de reflexión, al ser la superficie del espejo, lisa, refleja la luz en dirección recta a la hoja, y al efecto de refracción porque gracias a la densidad óptica del agua, sufre una desviación tal, que termina separando la luz blanca, o policromática en los 7 colores puros o monocromáticos que la conforman.
BIBLIOGRAFÍA
http://www.asifunciona.com/fisica/af_luz/af_luz_3.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Descomposición_de_la_luz_blanca
http://es.wikipedia.org/wiki/Refracción
http://es.wikipedia.org/wiki/Reflexión_(física)
