¿PORQUE LOS COLORES DEL ARCO IRIS?

¿Cuales son los colores del arco iris?¿Siempre tienen el mismo orden: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil, violeta.?¿Por qué no se mezclan?

La secuencia familiar es capturado en el famoso acrónimo Roy G. Biv, que describe la secuencia de los colores del arco iris que comienzan con el rojo, el cual tiene la longitud de onda más larga, y terminando en violeta, el más corto. La longitud de onda es la distancia entre dos crestas de las olas sucesivas, y la frecuencia es el número de ondas de luz que pasan por un punto dado a cada segundo, y ello es lo que determina el color de la luz.

Las células en nuestras retinas responden a longitudes de onda de luz entre 650 nanómetros (rojo) y 400 (violeta). Un nanómetro es igual a una mil millonésima parte de un metro. Teniendo en cuenta que un cabello humano es entre 80.000-100.000 nanómetros de ancho, las ondas de luz visible son las cosas pequeñas.

Spectrum-visible-public-domain

Cuando la luz pasa a través de un vacío lo hace en una línea recta sin desviación a una velocidad de 300.000 km/seg. A esta velocidad, es lo más rápido conocido en el universo tal como se describe en la Teoría Especial de la Relatividad de Einstein, la luz que viaja desde la pantalla del ordenador a sus ojos sólo toma alrededor de 1/1000 millones de segundos en llegar.

Pero cuando miramos más allá de la pantalla hacia el universo grande y ancho, la luz parece frenarse, tomando 4,4 horas para llegar a Plutón y 25.000 años para llegar al agujero negro en el centro de la galaxia Vía Láctea. ¿No hay algo más rápido? Einstein respondería con un rotundo “¡No!”

Una de las propiedades más interesantes de la luz es que cambia la velocidad en función del medio a través del cual viaja. Mientras que la velocidad de un rayo a través del aire es casi el mismo que en el vacío, otros medios “gruesos” la pueden reducir considerablemente. Uno de los más conocidos es el agua. Cuando cruza la luz del aire al agua, dicen que una gota de agua, su velocidad se reduce a 226,000 kilometros/segundo. El cristal retarda los rayos de luz a 200.000 km/s, mientras que los átomos de carbono que forman diamantes crujen su velocidad hasta sólo 125.000 km/s.

Light-laser-speed_S

¿Por qué la luz se ralentiza es un poco complicado, pero es tan interesante que vamos a tomar un momento para describir el proceso. La luz que entra en una gota de agua inmediatamente se absorbe por átomos de oxígeno e hidrógeno, haciendo que sus electrones vibren momentáneamente antes de que sea re-emitida como luzz. Otra vez libre, el rayo viaja ahora hasta que choca contra más átomos, obtiene sus electrones vibrantes y vuelve a remitirse de nuevo. Y otra vez. Y otra vez…

Al igual que una cadena de montaje, el ciclo de absorción y reemisión continúa hasta que el rayo sale de la gota. Una vez los fotones salen de la gota de agua, esté recupera de nuevo la velocidad inicial.

Volvamos ahora al arco iris. Cuando la luz pasa de un medio a otro y sus gotas la hacen cambiar de velocidad, también se dobla o refracta.

Hasta este punto, hemos estado hablando de sólo la luz blanca, pero como todos aprendimos en la ciencia elemental, Sir Isaac Newton llevó a cabo experimentos con prismas en los finales de 1600 y descubrimos que la luz blanca está compuesta por todos los colores del arco iris. No es de extrañar que cada uno de esos colores se desplace a una velocidad ligeramente diferente a través de una gota de agua. La luz roja interactúa débilmente con los electrones de los átomos y se refracta y se desacelera menormente. La luz de longitud de onda violeta interactúa más fuertemente con los electrones y sufre un mayor grado de refracción y desaceleración.

Refraction_photo-wiki-public-domain

Los arco iris se forman cuando miles de millones de gotas de agua actúan como prismas en miniatura y refractan la luz solar. Violeta (el más refractada) se presenta en la parte inferior o borde interior del arco. Naranja y amarillo son refractados un poco menos que el violeta y ocupan la mitad del arco iris. La luz roja, menos afectado por la refracción, aparece a lo largo del borde exterior del arco.

Por lo que si respondemos a la pregunta inicial del artículo, los colores de la luz siempre se mantienen en el mismo orden, ya que cada uno viaja a una velocidad diferente cuando es refractada en un ángulo a través de una gota de lluvia o prisma.

Aunque en la luz su velocidad cambie al entrar en un nuevo medio, su frecuencia sigue siendo la misma. Mientras que la longitud de onda puede ser una forma útil para describir los colores de la luz en un solo medio (aire, por ejemplo), no funciona cuando se producen las transiciones de luz de un medio a otro. Para eso contamos con la frecuencia o el número de ondas de luz de colores que pasan por un punto fijo por segundo.

Rainbow-double-UT

La frecuencia violeta abarrota en 790000000000000 ondas por segundo (ciclos por segundo) vs. 390000000000000 para el rojo. Curiosamente, cuanto mayor sea la frecuencia, más energía transporta, una razón porque los rayos UV producen quemaduras en la piel y el rojo no.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.