Cuando una onda luminosa pasa de un medio de propagación a otro, su velocidad y su dirección cambian. Este fenómeno se conoce como refracción de la luz.
Cuando la luz incide sobre una superficie que separa dos medios, parte se refleja y parte se refracta al atravesar al nuevo medio. La parte de la luz incidente que atraviesa al nuevo medio se llama rayo refractado. La velocidad del rayo refractado depende del nuevo medio en el que se desplace. Cuando un rayo de luz viene propagándose por el aire lleva una velocidad de 300.000 km/s; al entrar en un vidrio, su velocidad disminuye a 200.000 km/s, pero al salir de nuevo al aire su velocidad vuelve a ser la original.
El cambio de velocidad y de ángulo que sufren los rayos de luz al cambiar de medio se puede observar por la deformación de las imágenes. Si introducimos un lápiz en un vaso con agua, veremos una imagen distorsionada. Como todo fenómeno ondulatorio, la refracción de la luz presenta los siguientes elementos: rayo incidente, rayo refractado, normal, ángulo de incidencia y ángulo de refracción.
LEYES DE LA REFRACCIÓN
La refracción de la luz es un fenómeno que se basa en dos leyes:
La primera ley de la refracción dice que el rayo incidente, la normal y el rayo refractado no se encuentran en el mismo plano.
La segunda Ley de la refracción dice que si la luz pasa de un medio a otro que tiene una densidad mayor; el rayo refractado se acerca a la normal. En cambio, si la luz pasa de un medio a otro de menor densidad, el rayo refractado se aleja de la normal. Esta ley explica por qué vemos deformados los cuerpos parcialmente sumergidos en el agua, y por qué las piscinas y, los estanques parecen menos profundos de lo que realmente son.
LAS LENTES
Las lentes son una de las aplicaciones más importantes del fenómeno de la refracción. Algunas lentes nos permiten ver las cosas de mayor tamaño y otras corrigen los defectos de la visión.
Una lente es un cuerpo transparente limitado por dos superficies, de las cuales por lo menos una es esférica. Al llegar la luz a la superficie esférica, sufre una refracción al entrar y salir de ella, es decir que cambia de dirección y de velocidad. Por esta razón las lentes forman imágenes más grandes o más pequeñas que los objetos que vemos a través de ellos.
Seguramente alguna vez habrás observado algo con una lupa, a través de un microscopio o habrás mirado con tus anteojos o los de algún compañero. El hecho de que se puedan observar más grandes los objetos y corregir problemas de visión depende del tipo de lente usado.
Según concentren o dispersen la luz que incide sobre ellos, las lentes pueden ser convergentes o divergentes.
Las lentes convergentes son más gruesas en el centro que en los extremos. Estas lentes concentran los rayos en un punto denominado foco real. Las lentes convergentes forman imágenes que suelen ser de mayor tamaño que el de los objetos que vemos a través de ellas. Se utilizan en la construcción de aparatos ópticos, como el microscopio, el telescopio, la lupa y las gafas.
- Las lentes divergentes son más gruesas en los extremos que en el centro. Estas lentes abren los rayos que llegan a ellas, pero sus prolongaciones convergen en un punto llamado foco virtual. Las lentes divergentes forman imágenes de menor tamaño que el de los objetos que vemos a través de ellas.
Tanto en las lentes convergentes como en las lentes divergentes, los rayos luminosos que pasan por su centro no se desvían al refractarse.
APLICACIONES DE LA REFRACCIÓN
El microscopio compuesto. Un microscopio compuesto tiene dos lentes, uno llamado objetivo y otro ocular. Los rayos provenientes del objeto entran por el objetivo, se refractan y entran al ocular La acción conjunta del objetivo y el ocular forma una imagen de un tamaño mucho mayor del objeto que se está observando.
El telescopio. El telescopio es un aparato utilizado para observar objetos distantes en el espacio. Existen dos tipos de telescopios: el refractarte y el reflectante. El telescopio refractante utiliza el mismo principio que el microscopio compuesto, pero las lentes que se utilizan son de un tamaño mucho mayor con el fin de captar la mayor cantidad de luz posible proveniente de los astros.
EL OJO
Los rayos de luz entran al ojo en donde se refractan. La mayor parte de esta refracción se da a nivel de la córnea, ya que el líquido que hay detrás de ella tiene el mismo índice de refracción del cristalino. El iris, que es la parte coloreada del ojo, regula la cantidad de luz que entra al ojo ampliando o disminuyendo el tamaño de la pupila. El cristalino se encarga de concentrar la luz procedente de la imagen en la parte posterior del ojo llamada retina. En esta región se encuentran unas células sensibles a la luz llamadas conos y bastones. Estos convierten esta señal en un impulso nervioso que va al cerebro.
LOS COLORES QUE VEMOS
Vemos los objetos porque la luz reflejada en ellos incide en nuestro ojo, pero ¿por qué los vemos de colores?
La luz blanca es una mezcla de luces de colores; cuando se refleja en un objeto rojo, este objeto absorbe todos los colores excepto el rojo, que es el que llega a nuestro ojo.
Lo mismo ocurre con objetos de otros colores, si un cuerpo refleja todos los colores, lo vemos blanco, y si no refleja ninguno, lo vemos negro. El negro es la ausencia de la luz.
ILUSIONES ÓPTICAS
Como ya sabes, las imágenes de las cosas que vemos se forman en el ojo y a su vez, son interpretadas por el cerebro. En un papel plano, un dibujo en perspectiva nos sugiere un mundo en tres dimensiones.
El cerebro interpreta una serie de líneas dibujadas según ciertos convencionalismos. En realidad sólo se trata de un dibujo en un papel, cuando mentalmente interpretarnos algo que es difícil de aceptar se producen ilusiones ópticas.
- ¿Qué fenómeno se conoce como refracción de la luz?
- ¿Qué ocurre cuando la luz incide sobre una superficie que separa dos medios?
- ¿Qué es un rayo refractado?
- ¿De qué depende la velocidad del rayo refractado? Dé un ejemplo
- ¿Cómo se puede detectar el cambio de velocidad y de ángulo que sufren los rayos de luz al cambiar de medio?
- ¿Cuáles son los elementos de la refracción?
- Defina cada una de las leyes de la refracción
- ¿Cuáles son las aplicaciones más importantes del fenómeno de la refracción?
- ¿Para qué se utilizan las lentes?
- ¿Qué es una lente y cómo funciona? ¿cómo son las imágenes que forman?
- ¿Qué son lentes convergentes y cómo son las imágenes que forman? Nombre 4 objetos construidos con lentes convergentes
- ¿Qué son lentes divergentes y cómo son las imágenes que forman?
- Copie, con su descripción, los esquemas que muestran los elementos de las lentes convergentes y divergentes
- ¿Cómo está formado un microscopio compuesto y cómo funciona?
- ¿Cómo está formado un telescopio refractante?
- ¿Qué aparato funciona de manera parecida al ojo?
- ¿Cómo están formados nuestros ojos?
- Dibuje un esquema del ojo humano
- Describa la manera como funciona el ojo humano
- ¿Por qué vemos los objetos y por qué los vemos de colores?
- ¿Qué órgano interpreta las imágenes formadas en el ojo?
- ¿Qué son ilusiones ópticas? Dé un ejemplo.
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