3.8: Dispersión de la luz
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Tutorial 3.8: Dispersión I
En las simulaciones anteriores sobre refracción asumimos que todas las longitudes de onda se doblan en la misma cantidad. Esto no es cierto; el índice de refracción cambia ligeramente para diferentes longitudes de onda. Entonces, si comenzamos con varias longitudes de onda diferentes (diferentes colores) esperamos que pueda haber algunas situaciones en las que los colores se separen. Si los lados del medio son paralelos, cada color se desdobla en la misma cantidad que se dobló entrando en el medio para que todos los colores vuelvan a ir en la misma dirección. Sin embargo, si los lados no son paralelos, como un prisma o una lente, habrá una separación de color. De hecho, es así como un prisma y gotas de agua separan los colores y por qué las buenas lentes de cámara (que compensan este efecto mediante el uso de lentes compuestas) son caras.
El cambio de la velocidad de las olas en función de la longitud de onda se denomina dispersión y ocurre para todo tipo de ondas. Por ejemplo, las ondas superficiales de mayor longitud de onda en el océano viajan más rápido que las ondas de longitud de onda No hay mucha dispersión para las ondas sonoras en el aire, pero las ondas acústicas en los sólidos sí experimentan una dispersión significativa. La simulación a continuación es para la luz visible que pasa a través de un prisma. Puedes elegir el color y ver cuál es el índice para esa longitud de onda. En la siguiente simulación se muestra una manifestación diferente de dispersión.
Dispersión de la luz
Preguntas:
Ejercicio\(\PageIndex{1}\)
Use el control deslizante en la parte inferior de la simulación para probar diferentes longitudes de onda. ¿Qué longitud de onda visible es la más doblada? ¿Cuál es el menos? Tenga en cuenta que la longitud de onda se da en nanómetros (\(\text{nm}\)).
Ejercicio\(\PageIndex{2}\)
¿Qué verías a la derecha si la fuente fuera una luz blanca compuesta por todas las longitudes de onda?
Ejercicio\(\PageIndex{3}\)
La velocidad de la luz es\(c=3\times 10^{9}\text{ m/s}\) y el índice de refracción es\(n=v/c\) donde\(v\) está la velocidad en el medio. Utilizando el índice dado en la simulación para la longitud de onda elegida, ¿cuáles son las velocidades máxima y mínima para los colores en el espectro visible?
Ejercicio\(\PageIndex{4}\)
Para una de las longitudes de onda usa el prolongador para medir los ángulos incidentes y refractados (como hiciste en el tutorial 3.4) para el rayo de salida a la derecha. Calcula el índice del prisma para ese color usando la ley de Snell. No olvides que los ángulos se miden desde una perpendicular a la superficie (tendrás que corregir por el hecho de que los lados del prisma están inclinados en\(60\) grados). ¿Cuál es tu respuesta? ¿Obtienes el índice de refracción que se muestra en la simulación para ese color?