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Blog de Mercedes González Mas

EL ARCO IRIS

Un arcoíris es un fenómeno óptico y meteorológico que consiste en la aparición en el cielo de un arco de luz multicolor, originado por la descomposición de la luz solar en el espectro visible, la cual se produce por refracción, cuando los rayos del sol atraviesan pequeñas gotas de agua contenidas en la atmósfera terrestre.

La formación del arcoíris ocurre cuando la luz blanca que proviene del Sol atraviesa las partículas de agua de la lluvia que se encuentran en la atmósfera. El agua de la atmósfera actúa como un prisma traslúcido a través del cual se descompone la luz blanca en los siete colores: partiendo del rojo, a su vez pasando por el naranja, amarillo, por el verde, por el azul y añil hasta llegar al violeta. Fenómeno conocido como dispersión de la Luz. para cada color se produce una desviació angular distinta. El color rojo es el que menos se refracta y el violeta el que más.

Casi siempre que observamos un arcoíris, notaremos que el sol está detrás de nosotros y que el arco (arcoíris) está siempre en la dirección opuesta al sol. Cuando estás viendo un arcoíris siempre tienes el sol a tu espalda y por encima de ti. La lluvia está formando una cortina delante de ti, y sobre ella ves el arco iris. Para que exista un arco iris tiene que haber gotas de agua suspendidas en la atmósfera. El arco iris lo vemos como un arco de un cono cuyo vértice está situado sobre el observador.

Cuando la reflexión / refracción se produce en millones de gotas suspendidas juntas en el aire se forma un arco de colores en el cielo (varios arcos de colores concéntricos). Cada gota se ve de un color. El grupo de gotas que se ve del mismo color se sitúa sobre un círculo de ese color.

 

En realidad el número de reflexiones internas dentro de las gotas de agua puede ser mayor de dos (dependiendo de por donde entra la luz en la gota) y puede dar lugar a la aparición de dos arcos iris:
– el primario más fuerte e interior.
– el secundario más débil y exterior. Paralelo al anterior, de mayor radio y con la secuencia de colores invertida.

Arcoíris primario

Descartes realizó un estudio experimental y demostró que el arcoíris primario está formado por los rayos que penetran en una gota refractándose, se reflejan una vez en su superficie interna y salen de la gota refractándose de nuevo (refracción-reflexión total-refracción). Siempre se forma al observar la “cortina de agua” con un ángulo de 42º, respecto a la dirección solar. El hecho de que el ángulo de observación sea constante explica la forma circular, ya que los ojos del observador se encuentran siempre en el vértice de un cono que indica la dirección de observación.

 

 

Arcoíris secundario

El arco iris secundario está formado por los rayos que penetran en la gota y se reflejan dos veces en su superficie interna (refracción- 2 reflexiones-refracción). Siempre se forma al observar la “cortina de agua” con un ángulo de 52º, respecto a la dirección solar. Al haber 2 reflexiones se produce una disminución de la intensidad de la luz.

 

 

La figura de abajo, es la explicación de Descartes a la formación del arco primario y secundario.

 

Como el ángulo para ver el arco iris siempre es de 42º, cuanto más bajo esté el sol más alto se ve el arco iris, llegando a convertirse el arco visible en una circunferencia cuando el sol está sobre el horizonte.

 

 

 

 

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10 enero 2018 Posted by | ....BIII-Óptica, 2n Batxillerat-Física | , | Deja un comentario

Prisma óptico. Desviación angular

El prisma óptico está formado por dos superficies planas que forman entre si un ángulo θ (llamado ángulo de refringencia), y que separan dos medios con distinto indice de refracción.

En un prisma hay una doble refracción de la luz. En la primera cara:

α1 = Primer ángulo de incidencia. ( Es el ángulo  incidente del prisma)

β1 = Primer ángulo de refracción.

Lo calculamos aplicando la ley de Snell a la superficie del prisma que incide el rayo. A continuación calculamos geométricamente el ángulo de incidencia en la segunda superficie.

β1 +β2 = θ

β2 = Segundo ángulo de incidencia.

En la segunda cara del prisma hay una segunda refracción, aplicando de nuevo la ley de Snell, calculamos el ángulo de refracción:

α2 = Segundo ángulo de refracción. ( Es el ángulo emergente del prisma)

Para calcular el ángulo de desviación entre el rayo incidente y el rayo emergente, δ , necesitamos unas relaciones entre ángulos.

r1 +r2 = δ

Como también se cumple que:

α1 = β1 + r1

α2 =β2 + r2

Podemos calcular la desviación

( α1 – β1) + (α2 – β2) = δ

α1 + α2 – θ = δ

De esta manera podemos calcular la desviación angular en un prisma.

El ángulo de desviación será mínimo cuando el ángulo incidente al prisma y el emergente sean iguales (α1 = α2)  y también se cumple que (β1 = β2) y podemos afirmar que:

β1 = θ/2

Aplicando la ley de Snell a la primera refracción podemos calcular el indice de refracción del prisma

17 enero 2012 Posted by | ....BIII-Óptica, 2n Batxillerat-Física | , , | Deja un comentario