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Refracción en un prisma, dispersión de la luz y arcoíris

Un prisma de vidrio desvía la luz dos veces, siempre hacia su base; el giro total es el ángulo de desviación. Cada color de la luz blanca se desvía un poco distinto (el violeta más, el rojo menos), así que el prisma abre la luz blanca en un espectro de colores. Un segundo prisma invertido los vuelve a juntar en luz blanca. Las gotas de lluvia actúan como prismas diminutos con un espejo atrás, y así aparece el arcoíris.

🎬 Historia paso a paso

  1. Aquí hay un prisma de vidrio. Un rayo de luz roja entra por la cara izquierda y se desvía hacia la base. Se desvía otra vez al salir. El giro total es el ángulo de desviación.
  2. Ahora enviamos luz blanca. Sale como un abanico de colores sobre la pantalla: violeta, índigo, azul, verde, amarillo, naranja y rojo. A esta separación se le llama dispersión.
  3. Mira con atención mientras cambia el ángulo: el rojo siempre se desvía lo menos y el violeta lo más, porque el vidrio frena más al violeta que al rojo.
  4. Pon un segundo prisma al revés después del primero. Desvía los colores en sentido contrario y se unen otra vez en luz blanca. Entonces la luz blanca es una mezcla de colores.
  5. Una gota de lluvia funciona como un prisma con un espejo atrás. La luz del Sol se refracta al entrar, se refleja dentro, se refracta al salir y se separa en colores. Millones de gotas forman el arcoíris, siempre en el lado opuesto al Sol.
  6. Te toca a ti: cambia el ángulo de incidencia y alterna entre luz blanca y luz roja. Observa cómo cambian la desviación y la abertura de los colores.

Consejo: arrastra la escena 3D para girarla. Usa dos dedos para hacer zoom.

🤔 Dudas comunes, resueltas

¿Por qué la luz se desvía hacia la base y no hacia la punta?

En las dos caras la normal está inclinada de modo que las desviaciones se suman hacia la parte más gruesa (la base). Mira cómo gira el rayo rojo en cada cara.

¿El prisma le añade color a la luz?

No. Un segundo prisma al revés junta los colores otra vez en luz blanca, así que ya estaban en la luz blanca desde el principio.

¿Por qué el violeta se desvía más que el rojo?

El violeta se frena más en el vidrio, así que su índice de refracción es mayor y se desvía más. Mira cómo se abre el abanico al cambiar el ángulo.

¿Por qué hacen falta millones de gotas para un arcoíris?

Cada gota envía a tu ojo un solo color con un ángulo dado. Las gotas a 42° envían rojo y las de 40° envían violeta; juntas pintan todo el arco.

¿Qué pasa si envío solo luz roja al prisma?

Se desvía pero no se separa: un solo color no se puede dispersar más. Elige 'Solo rojo' en el modo libre.

Refracción de la luz en un prisma de vidrio

Un prisma triangular de vidrio tiene dos caras inclinadas (superficies refractantes). El ángulo entre ellas es el ángulo del prisma (A).

El ángulo entre el rayo que entra (prolongado) y el rayo que sale es el ángulo de desviación (D). A diferencia de una lámina de vidrio, el rayo que sale de un prisma no es paralelo al que entra, porque las dos caras no son paralelas.

Palabras para marcar en un dibujo

Rayo incidente, rayo refractado, rayo emergente, ángulo de incidencia (i), ángulo de refracción (r), ángulo de emergencia (e), ángulo de desviación (D).

Dispersión de la luz blanca

Cuando un haz estrecho de luz blanca atraviesa un prisma, en una pantalla aparece una banda de siete colores. Esa banda es el espectro y la separación se llama dispersión.

Orden desde la base hacia arriba: Violeta, Indigo, Azul, Verde, Amarillo, Naranja y Rojo (en inglés VIBGYOR).

¿Por qué se separan los colores?

En el vacío todos los colores viajan a la misma velocidad. En el vidrio, la luz violeta se frena más y la roja menos, así que el vidrio tiene un índice de refracción algo mayor para el violeta. Mayor índice de refracción → más desviación. Por eso el violeta se desvía más y el rojo menos.

Recomposición (experimento de Newton)

Isaac Newton puso un segundo prisma idéntico, al revés, después del primero. Los colores salieron otra vez como luz blanca. Esto demostró que el prisma no añade color; la luz blanca ya es una mezcla de todos los colores.

Cómo se forma un arcoíris

Un arcoíris es un espectro natural que aparece en el cielo después de la lluvia. Las gotitas de agua suspendidas en el aire actúan como pequeños prismas:

  1. Refracción y dispersión cuando la luz del Sol entra en la gota.
  2. Reflexión interna en el fondo de la gota.
  3. Otra refracción cuando la luz sale, que separa aún más los colores.

El rojo llega a nuestro ojo desde gotas más altas del cielo (unos 42°) y el violeta desde gotas más bajas (unos 40°), por eso el rojo queda en el borde exterior y el violeta en el interior. El arcoíris siempre se ve en la dirección opuesta al Sol: el Sol debe estar a tu espalda. También puedes hacer uno con un aspersor de agua en una mañana soleada.

Claves para el examen

Preguntas frecuentes: dibujar la trayectoria de un rayo por un prisma y marcar i, e y D (2–3 puntos); por qué el violeta se desvía más; qué significan dispersión y espectro; la recomposición de Newton; los tres pasos de la formación del arcoíris y por qué aparece opuesto al Sol.

Fórmulas y definiciones clave

Ejemplos resueltos

1. Un rayo de luz blanca pasa por un prisma. ¿Qué color aparece más cerca de la base en la pantalla y por qué?

El violeta. El vidrio tiene el índice de refracción más alto para el violeta, así que este se desvía más y queda más cerca de la base.

2. ¿Por qué una lámina de vidrio no separa la luz blanca en colores como lo hace un prisma?

En una lámina las dos caras son paralelas, así que la desviación en la segunda cara deshace exactamente la de la primera. Los colores salen paralelos y se superponen otra vez en luz blanca (solo hay un pequeño desplazamiento lateral). En un prisma las caras están inclinadas, por eso las desviaciones se suman y los colores se separan.

3. ¿Cómo demostrarías que la luz blanca está formada por siete colores?

Se hace pasar un haz estrecho por un prisma para obtener un espectro. Luego se coloca un prisma idéntico al revés en el camino: los colores se juntan de nuevo en luz blanca. Separar y volver a juntar demuestra que la luz blanca es una mezcla.

4. ¿Por qué en India nunca se ve un arcoíris al mediodía en el cielo del sur?

Un arcoíris se forma opuesto al Sol, a unos 40–42° del punto exactamente opuesto. Al mediodía el Sol está alto, así que ese punto queda muy por debajo del horizonte y el arco no se puede ver. Los arcoíris aparecen por la mañana o al final de la tarde.

Errores comunes

Test de práctica

1. La separación de la luz blanca en colores se llama:
2. ¿Qué color se desvía menos en un prisma?
3. El índice de refracción del vidrio es mayor para:
4. ¿Cuál NO es un paso en la formación de un arcoíris?
5. Para ver un arcoíris, el Sol debe estar:

Práctica: responde tú mismo

Escribe o elige tu respuesta y pulsa Comprobar. Usa la pista si te atascas; la solución completa aparece después de responder.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la dispersión de la luz en palabras sencillas?

Es la separación de la luz blanca en sus siete colores cuando pasa por algo como un prisma de vidrio, porque cada color se desvía una cantidad distinta.

¿Qué es el ángulo de desviación?

Es el ángulo entre la dirección del rayo que entra en un prisma y la dirección del rayo que sale.

¿Por qué el arcoíris siempre está opuesto al Sol?

La luz entra en las gotas de lluvia, se refleja en su pared del fondo y vuelve hacia el lado donde está el Sol. Por eso debes ponerte con el Sol a tu espalda para verlo.

Dónde se estudia

RomaniaClasa a XI-aWave optics
Ukraine9 класLight phenomena
CBSE (India)Class 10Natural Phenomena
Russia9 классLight phenomena
Russia9 классLight phenomena
China八年级(初二)Ch.4 Light

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