Un arcoíris que brilla contra un cielo sombrío y tormentoso es una vista que a todos les encanta. ¿Cómo es que la luz del sol brillando a través de gotas de lluvia puras produce el arcoíris de colores observado? Un prisma de vidrio transparente o un diamante utiliza el mismo método para descomponer la luz blanca en colores. Hay alrededor de seis colores en un arcoíris: rojo, negro, amarillo, verde, azul y violeta; el índigo también se identifica a menudo.
Las longitudes de onda específicas de la luz están correlacionadas con ciertos colores. Dependiendo de la longitud de onda, esperamos ver solo uno de los seis colores a medida que absorbemos luz de longitud de onda pura. La respuesta de nuestro ojo a una combinación de varias longitudes de onda produce miles de otros colores que podemos detectar en otras condiciones. La luz blanca, de hecho, es una combinación de todas las longitudes de onda visibles que son bastante uniformes.
Debido a la combinación de longitudes de onda, la luz solar, que se sabe que es brillante, tiende a ser un poco amarilla, pero incluye todas las longitudes de onda visibles. Los colores del arcoíris están en el mismo orden que los colores representados frente a la longitud de onda. Esto significa que la luz blanca en un arco iris se distribuye según la longitud de onda. Esta dispersión de luz blanca se conoce como Dispersión . Más precisamente, la dispersión ocurre si un mecanismo cambia la dirección de la luz en función de la longitud de onda. La dispersión puede ocurrir con cualquier forma de onda y, a menudo, se asocia con procesos dependientes de la longitud de onda.
¿Qué es una luz blanca?
A veces has notado que cuando miras hacia el sol y ves el cielo, ves la luz blanca en el cielo, no es realmente una luz blanca, es una mezcla de varios colores. Podemos decir que la luz blanca es la mezcla de varios colores que tienen diferentes longitudes de onda y puntos de frecuencia en un mismo lugar. También podemos decir que la mezcla completa de todas las longitudes de onda del espectro se conoce como Luz Blanca .
Las fuentes naturales de luz blanca son las estrellas y el sol. La fuente de luz blanca en el sistema solar es el sol. La luz blanca artificial se puede crear con la ayuda de bombillas LED y fluorescentes.
¿Qué es el espectro de luz visible?
Las ondas de luz visible son una de las formas importantes de ondas electromagnéticas, al igual que los rayos X, la radiación infrarroja, los rayos UV y las microondas. Estas ondas se pueden visualizar como los colores del arco iris, y cada color posee una longitud de onda diferente. La longitud de onda del rojo es la más larga, mientras que la del violeta es la más pequeña.
La luz blanca se forma cuando todas las ondas se ven juntas. A medida que la luz blanca pasa a través de la lente, se divide en los colores del espectro de luz visible. El espectro de luz visible es una porción de un espectro electromagnético que podemos ver a simple vista. El ojo humano solo puede ver la luz con una longitud de onda específica, y oscila entre 380 y 740 nm. Si estamos considerando la frecuencia, entonces el rango de frecuencia varía entre 405 y 790 THz. El espectro de luz visible y la longitud de onda, la frecuencia de los colores correspondientes se muestran a continuación:
Espectro de luz visible
| Colores | Longitud de onda | Frecuencia |
|
Violeta |
380-450 nanómetro |
680-790 THz |
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Índigo |
450-485 nanómetro |
620-680 THz |
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Azul |
485-500nm |
600-620 THz |
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Verde |
500-565 nanómetro |
530-600 THz |
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Amarillo |
565-590 nanómetro |
510-530 THz |
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Naranja |
590-625 nanómetro |
480-510 THz |
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Rojo |
625-740 nanómetro |
405-480 THz |
Dispersión
El fenómeno de la división de la luz visible en los colores que la componen se denomina dispersión . La dispersión de la luz es causada por el cambio de la velocidad del rayo de luz (lo que resulta en el ángulo de desviación) de cada longitud de onda en una cantidad diferente.
La dispersión de una onda de luz por un prisma se muestra en el diagrama. Cuando la luz blanca incide sobre un prisma de vidrio, la luz emergente parece ser multicolor (violeta, índigo, azul, verde, amarillo, naranja y rojo). La luz que se dobla menos es roja, mientras que la luz que se dobla más es violeta. La dispersión es el proceso de ruptura de la luz en sus colores constituyentes. El continuo de luz es el patrón de componentes de color en la luz.
Cuando la luz incide sobre la superficie se dispersa en varios colores dependiendo de la longitud de onda del color o de la frecuencia, ya que sabemos que la frecuencia y la longitud de onda son inversamente proporcionales entre sí. Cada color tiene su propia longitud de onda y frecuencia, por lo que vemos diferentes colores para la misma luz blanca .
Dispersión de luz blanca a través del prisma
Causas de la Dispersión de la Luz
- Los diversos grados de refracción producidos por diferentes colores de luz provocan dispersión. En el vacío, varios colores de luz viajan a la misma velocidad, pero en un medio refractor, viajan a diferentes velocidades.
- La luz violeta viaja a una velocidad mucho más lenta que la luz roja. Como resultado, la luz violeta tiene el índice de refracción más alto del medio, mientras que la luz roja tiene el más bajo.
- Como resultado, la luz violeta tiene el índice de refracción más alto, mientras que la luz roja tiene el índice de refracción más bajo (en el espectro visible). Como consecuencia, la luz de color violeta se refracta o dobla más, mientras que la luz de color rojo se refracta menos.
- La dispersión de la luz blanca en sus colores constituyentes cuando emerge de un prisma es causada por la disparidad en el grado de curvatura de varios colores de luz.
Ejemplos de dispersión de la luz
- Dispersión de luz blanca a través de un prisma: como se muestra en la figura, cuando la luz blanca incide sobre el prisma, se encuentra que sale una colección de siete colores del prisma debido a la dispersión.
- Dispersión debido al aceite en la carretera: Pequeñas cantidades de aceite suelen estar presentes en la superficie de la carretera, por ejemplo, el aceite lubricante de los automóviles, que dan lugar a bandas de hermosos colores cuando llueve.
- Formación del arcoíris: se considera que un arcoíris es una de las exhibiciones de luz más asombrosas jamás vistas en el planeta. Un arco iris es un arco multicolor formado por gotas de agua que golpean la luz. Los arcoíris se forman durante la lluvia por la absorción, refracción y dispersión de la luz en las gotas de agua. Todos estos fenómenos proporcionan un espectro de luz en el cielo, que se conoce como arco iris.
- Dispersión en un diamante: La dispersión de un diamante es donde la luz blanca ingresa a un diamante (o cualquier objeto denso), se separa en todos los colores espectrales del arcoíris y rebota a los ojos del espectador en una maravillosa exhibición de luz coloreada, también conocida como diamante. fuego.
Formación del arco iris
Un Arcoíris está formado por siete colores (VIBGYOR) Violeta, Índigo, Azul, Verde, Amarillo, Naranja, Rojo. Cuando llueve, las gotas de lluvia que caen sobre la superficie funcionan como un prisma y cuando la luz del sol cae sobre las gotas de agua, los rayos del sol se dispersan en diferentes colores y forman un arco iris, y a veces también podemos ver múltiples arco iris. En este concepto, las gotas de agua actúan como un prisma y crean un arco iris. Las gotas de agua no son más que la bola esférica que contiene el agua y tiene el índice de refracción del agua (1.333) que hace que la luz blanca se disperse y forme un haz de luz de varios llamado arco iris.
Por lo tanto, las condiciones necesarias para la formación del arcoíris son: la presencia de gotitas de agua o gotas de lluvia y la posición del Sol debe estar en la parte trasera del observador del arcoíris.
La luz del sol formando un arco iris
Problemas de muestra
Pregunta 1: ¿Por qué se observa un arco iris después de las lluvias?
Solución:
Cuando cae la lluvia, las gotas de agua actúan como un prisma y dispersan el rayo de luz solar en diferentes colores y forman un arco iris.
Pregunta 2: ¿Por qué la dispersión puede tener lugar desde el prisma pero no a través de una losa de vidrio?
Solución:
En el prisma, vemos una dispersión de la luz, pero en el caso de la losa de vidrio no vemos ninguna difracción porque la losa de vidrio funciona como un doble prisma en el que la luz pasa directamente.
Pregunta 3: ¿Cuál es la dirección del sol con respecto al arcoíris?
Solución:
La dirección del arco iris es opuesta al sol porque las luces caen sobre las gotas de agua que actúan como el sol puede hacerlo desde el arco iris.
Pregunta 4: ¿Dé por qué el color del cielo es azul?
Solución:
Esto se debe a que los gases y partículas presentes en la atmósfera terrestre dispersan la luz solar en todas las direcciones. La luz azul se dispersa más que otros colores porque viaja como ondas más cortas y pequeñas. Es por eso que vemos un cielo azul la mayor parte del tiempo.
Pregunta 5: ¿Por qué la puesta de sol es roja?
Solución:
Dado que las ondas de luz roja se dispersan menos de las moléculas de gas ambiental dentro del espectro visible de la luz. Cuando la luz del sol recorre un largo camino a través de la atmósfera para encontrarse con nuestros ojos al amanecer y al atardecer, la luz azul se ha perdido en gran medida, dejando principalmente luz roja y amarilla. Como consecuencia, la luz del sol tiene un tinte anaranjado o rojo.