DISPERSIÓN DE LA LUZ

La refracción de la luz consiste en el cambio de dirección de un rayo luminoso cuando la luz pasa de un medio a otro. El ángulo refractado depende del índice de refracción del medio al que pasa la luz. En la imagen se observa un haz reflejado (hacia arriba) otro refractado (hacia abajo).

Cuando la luz incidente no es monocromática se observa que se da una separación de las diferentes radiaciones monocromáticas porque el índice de refracción depende de la longitud de onda. De forma que el índice de refracción sería menor para el rojo y mayor para el violeta. Esto hace que la radiación se separe en función de las longitudes de onda que la componen. Cuando la luz atraviesa un prima óptico se observa que ángulo de emergencia es diferente para cada longitud de onda y aparece evidente el fenómeno de la dispersión de la luz.

El arco iris es una muestra de la dispersión de la luz en la naturaleza y se da cuando la luz de sol atraviesa las gotas de lluvia.

LA DIFRACCIÓN Y EL MUNDO CUÁNTICO

La difracción es un fenómeno de las ondas en el que la onda cambia su dirección de propagación cuando choca contra un obstáculo o cuando atraviesa una rendija. Se da en todo tipo de onda, ya sea mecánica o electromagnética. La difracción es más evidente cuanto mayor sea la longitud de onda respecto de las dimensiones del obstáculo o del ancho de la rendija. La difracción es la "culpable" de que se pueda oir un sonido a la vuelta de una pared pero no consigue de se vea quién emite el sonido.

Pero también la difracción nos va a servir para introducirnos en ese mundo cuántico en que la materia y las ondas no son tan diferentes y en el que existe mucha "incertidumbre"; recuerda el principio de incertidumbre de Heisemberg. Este video sirve para ilustrar este fenómeno, además a partir de él se puede acceder a otros también muy interesantes.

OSCILACIONES FORZADAS - RESONANCIA

El sistema de la figura de la izquierda consiste en un muelle que tiene colgando un cuerpo de masa m (cuerpo azul) y cuya constante elástica de restitución es K. El muelle está fijo en un punto y cuelga de el (punto rojo). Si el cuerpo se separa de su posición de equilibrio y se deja en libertad el cuerpo adquiere un movimiento oscilatorio. La frecuencia de esa oscilación se puede calcular ya que depende de la masa del cuerpo azul y de la constante elástica del muelle. Esta frecuencia sería la conocida como frecuencia natural de oscilación del cuerpo unido al muelle: ω_o. Por ejemplo, si la masa del cuerpo y la constante elástica del muelle valiesen  1 kg y 10 N/m, respectivamente, la frecuencia natural sería: ω_o = 3,16 s^-1. 

 Sin embargo, ¿qué pasaría si el punto rojo no estuviese fijo, sino que tuviese un movimiento oscilatorio? Este movimiento oscilatorio del punto rojo se comunicaría al cuerpo azul y este empezaría con lo que se conoce como oscilación forzada. El movimiento del cuerpo azul dependería de cómo se moviese el punto rojo; en particular, de cómo sería la frecuencia de la oscilación del punto rojo. Esta frecuencia del punto rojo se conoce como frecuencia de excitación para las oscilaciones forzadas. Si la frecuencia de oscilación del punto rojo fuese menor que la frecuencia natural del cuerpo azul, este adquiriría un movimiento en fase con el punto rojo. Si la frecuencia de oscilación del punto rojo fuese mayor que la frecuencia natural del cuerpo azul, este adquiriría un movimiento en oposición de fase con el punto rojo. 
El efecto más espectacular se produce cuando la frecuencia de oscilación del punto azul tiene el mismo valor que la frecuencia natural del cuerpo azul. En este caso la amplitud de la oscilación del cuerpo azul va aumentando con cada oscilación, llegando a descontrolarse el movimiento. Este fenómeno se conoce como RESONANCIA. La resonancia hace que podamos mantener el movimiento de un columpio con un pequeño impulso pero también que pueda destruirse un puente por acción del viento.




La animación que se acompaña sirve para trabajar el efecto de la resonancia: accede a la animación.

LA JAULA DE FARADAY

¿Por qué no se caen los aviones cuando son golpeados por un rayo? La explicación se encuentra en el fenómeno conocido como "jaula de Faraday". Cuando un recinto cerrado está recubierto de metal (o en su defecto, de unas mallas metálicas que lo rodeen) el interior del recinto no recibe influencias de campos eléctricos externos, ya que su campo eléctrico en el interor es nulo. Diciéndolo de una forma más clara, cuando a un recinto recubierto de metal se le aplica electricidad, el interior no la recibe, sino que ésta se transmite sólo por el exterior.

Este fenómeno fue descubierto por Michel Faraday (1791-1867), y a día de hoy tiene muchísimas aplicaciones en aparatos electrónicos complejos (sobre todo en la informática), electrodomésticos o aviones. Sin duda, uno de los ejemplos más impresionantes de la Jaula de Faraday se dan cuando un rayo cae en un avión.

El fenómeno se pone de manifiesto en numerosas situaciones cotidianas, por ejemplo, el mal funcionamiento de los teléfonos móviles en el interior de ascensores o edificios con estructura de rejilla de acero.

Este fenómeno tiene una aplicación importante en aviones o en la protección de equipos electrónicos delicados o en instalaciones tales como repetidores de radio, telefonía y televisión situados en cumbres de montañas y expuestos a las perturbaciones electromagnéticas causadas por las tormentas.

En este video se pueden ver algunas explicaciones sobre el efecto de la "jaula de Faraday".

ESPECTRÓGRAFO DE MASAS

Cuando una partícula cargada se mueve en una zona en la que actúa un campo magnético actúa sobre la partícula una fuerza cuya dirección es perpendicular al plano que forman la velocidad de la partícula y la inducción magnética.

Este fenómeno se utiliza en los espectrógrafos de masas. En estos, una muestra de una sustancia se ioniza, se acelera y posteriormente accede a una zona en la que existe un campo magnético. Las partículas cargadas se separan de acuerdo a su relación (masa/carga).

El siguiente video sirve para ilustrar el suceso.

En el video, en la primera parte, una muestra con partículas cargadas, con gran variedad de valores de la reación (masa/carga), accede a un espectrógrafo de masas; en la segunda parte hay solamente dos tipos de partículas. En ambos casos se puede observar cómo se separan las partículas.

LÍNEAS DE CAMPO MAGNÉTICO

En el siguiente video se pueden ver las líneas de campo magnético que forman varios imanes.

EXPERIMENTO DE MILLIKAN

En el experimento de la gota de aceite de Millikan se pulveriza aceite dentro de una cámara. Las gotitas pasan a traves de un orificio sobre una placa que puede conectarse a una diferencia de potencial. Las gotitas se cargan negativamente cuando atraviesan una corriente de "rayos X". Al aplicar una diferencia de potencial entre las placas las gotitas frenan su caida en función se la relación m/q de las gotitas y de la diferencia de potencial aplicada. Aquella gotita con menor carga se supuso que contenía la unidad natural de carga: la carga del electrón. La masa de las gotitas se determina a partir de su radio, conocida la densidad del aceite.