Experimento de refracción con vaso y lápiz




Hace un tiempo nos divertimos con la refracción de la luz experimentando con bolitas de hidrogel. Hoy usaremos un vaso y un lápiz para volver a disfrutar de la refracción con un experimento clásico y muy sencillo.

Materiales:

  • Vaso transparente.
  • Lápiz.
  • Agua.
  • Un chorro de aceite.



Procedimiento:

  • Introduce un lápiz en un vaso vacío (lleno de aire) y observa.
  • Ahora echa agua en el vaso. Parece que el lápiz está partido en dos.

lapiz en agua y en aire

laoiz en agua

  • Añade una capa de aceite de aproximadamente 1 cm de espesor. Aparentemente el lápiz se ha roto en 3 trozos.

lapiz en agua y aceite

lapiz en agua y aceite


¿Qué ocurre?

La luz se propaga en línea recta pero su velocidad no siempre es igual, depende del medio o sustancia por la que se propague. En el vacío, como no hay partículas, alcanza su máxima velocidad (c = 300.000 km/s). Sin embargo, en todos los demás medios viaja más lentamente. Esta reducción de velocidad que experimenta la luz se indica mediante el índice de refracción:

n = \frac{c}{v}

El índice de refracción (n) es el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío (c) y la velocidad de la luz en el medio en el que viaja (v).

El índice de refracción del agua es 1,33, el del aceite 1,48 y el del aire aproximadamente 1. Cuanto más elevado es el índice de refracción, mayor es la reducción de velocidad que sufre la luz en ese medio.

Aparte de una variación de velocidad, cuando la luz pasa de un medio a otro puede experimentar un cambio de dirección. Este fenómeno físico se conoce como refracción y para que se produzca, se deben cumplir dos condiciones: los índices de refracción de ambos medios deben ser diferentes y además, la luz debe incidir de forma oblicua sobre la superficie de separación entre los medios.

refraccion

Si la luz incide perpendicularmente, no experimenta desviación.

El que el lápiz de nuestro experimento parezca partido se lo debemos a la refracción. La luz procedente de la zona sumergida del lápiz viaja por el agua en línea recta con una dirección determinada, pero cuando alcanza el límite entre el agua y el aire, la luz experimenta una desviación. Así, un observador situado fuera del vaso verá una imagen distorsionada del lápiz bajo el agua.

diagrama de rayos del experimento

En el esquema, se representan dos rayos de luz que parten de la punta del lápiz. Al salir del agua, los rayos cambian de dirección y alcanzan al observador. El ojo forma una imagen de la punta del lápiz en el lugar en el que se cortan las prolongaciones de los rayos (indicado con líneas discontinuas). Este punto de corte está situado en un lugar distinto al que se encuentra la verdadera punta del lápiz.

En el caso del lápiz en el vaso con agua y aceite se producen dos refracciones, cuando la luz pasa de agua a aceite y al entrar en el aire. La distorsión que se aprecia es mucho mayor en el paso de aceite a aire debido a que el cambio de índice de refracción es más acusado: en la primera refracción los índices de refracción son 1,33 y 1,48, mientras que en la segunda son 1,48 y 1.

Los padres tienen la responsabilidad de elegir las actividades que según su criterio son seguras para sus hijos. Todas las actividades propuestas en Educaconbigbang deben estar siempre supervisadas por un adulto.




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