¡Atrapa la refracción de la luz! Cuatro alfileres revelan el camino oculto de la luz (¿Podrás descubrir la foto con truco?)
Soy Ken Kuwako, tu entrenador de ciencia. ¡Cada día es un experimento!
¿Alguna vez has visto una pajita en un vaso de agua que parece doblada, o la piscina que parece menos profunda de lo que realmente es? No te preocupes, no es magia. Todo se debe a un fenómeno llamado “refracción” de la luz, es decir, ¡la luz se desvía!
Pero claro, cuando te dicen que “la luz se dobla”, puede ser difícil imaginar el camino que toma, ¿verdad? Es invisible. Los diagramas de los libros de texto no siempre lo dejan claro a los estudiantes. ¡Por eso, hoy te traigo un experimento genial para “atrapar” el camino invisible de la luz y verlo con tus propios ojos!
Utilizaremos el clásico “bloque de vidrio” (o prisma), típico en los laboratorios de ciencias. Pero si le añadimos un “objeto cotidiano” muy simple, ¡el efecto “¡Ah, ya entiendo!” de los alumnos se multiplica! ¿Cuál es el arma secreta? Pues nada más y nada menos que… ¡un alfiler de cabeza (o alfiler de costura), de esos que tienes en el costurero!
Si tu reacción fue: “¿Eh? ¿Y eso para qué?”, ¡excelente! En el experimento de hoy, vamos a desentrañar por qué la luz se desvía y cómo es posible tomar fotos trucadas como la de la cabeza separada del cuello.
(Por cierto, esta técnica experimental tan efectiva me la enseñó mi colega, el Profesor S, ¡y me ayudó a entenderlo mucho mejor! ¡Es un experimento brillante!)
Materiales que necesitaremos
- Bloque de vidrio (prisma rectangular): Uno por alumno o por grupo.
- Papel (tamaño A4, aprox.): El blanco permite ver mejor el camino de la luz.
- Alfileres de cabeza: 4 por alumno o por grupo (con algunos de repuesto).
- Fuente de luz: Se puede usar un puntero láser, pero lo mejor es un dispositivo que permita ver el camino de la luz como una línea.
- Lápiz y regla
- (Opcional) Tela o cortinas opacas: Si se puede oscurecer el aula, el camino de la luz se ve con mayor claridad.
Procedimiento Experimental: ¡Hagamos “visible” el camino de la luz!
Para que los estudiantes puedan trabajar de forma activa, sigamos estos pasos. La hoja de trabajo que acompaña el experimento se puede descargar aquí:
Hoja de Trabajo sobre la Refracción de la Luz (PDF)
Hoja de trabajo
Como puede ser un poco minucioso, recomiendo ver el video primero.
1. Sigamos el “camino de la luz” con los alfileres
Primero, colocamos el bloque de vidrio sobre el papel y marcamos su contorno con un lápiz. Luego, retiramos el bloque y clavamos dos alfileres en un punto cualquiera del papel (el punto negro). Estos dos alfileres serán el sustituto de la “fuente de luz” (o el objeto que queremos ver).
Volvemos a colocar el bloque de vidrio en su sitio y miramos los dos alfileres a través del lado del cristal.
¡Aquí viene el punto más crucial: Mueve tu ojo hasta que los dos alfileres se vean perfectamente alineados, como si fueran uno solo, a través del cristal.
Una vez que los veas superpuestos, clava un tercer alfiler sobre la línea de tu “visión”. (Clávalo cerca del borde frontal del bloque).
Por último, manteniendo la misma línea de visión, clava el cuarto alfiler, más cerca de ti que el tercero. ¡Listo! Ahora, tu ojo (4º y 3º alfiler) y la imagen a través del cristal (2º y 1º alfiler) están en línea recta.
2. ¡Conecta los puntos y comprueba la “Refracción”!
¡Ahora, con mucho cuidado, retira el bloque de vidrio y los cuatro alfileres! En el papel te quedarán marcados los cuatro puntos donde estaban clavados.
Primero, une con la regla los dos puntos del fondo (alfileres 1º y 2º). Este es el “rayo de luz que va de la fuente al cristal”. Luego, une los dos puntos más cercanos a ti (alfileres 3º y 4º). Este es el “rayo de luz que va del cristal a tu ojo”. Finalmente, conecta estas dos líneas dentro del contorno del bloque de vidrio.
¿Y qué ves? ¿El camino de la luz no se ha “doblado” bruscamente al entrar y al salir del cristal? ¡Felicidades! ¡Acabas de “atrapar” la invisible “refracción de la luz” usando solo unos alfileres!
3. Comprobación: ¡Ilumina el camino de la luz!
El toque final del experimento. Oscurece un poco el aula y usa la fuente de luz (un láser o similar) para hacer pasar la luz por el “camino inverso” al que marcaste con los alfileres (4º → 3º).
Verás que la luz, después de atravesar el cristal, ¡debería seguir el camino justo hacia los agujeros de los alfileres 1º y 2º! Cuando la línea que dibujaste coincida con el camino real de la luz, seguro que los estudiantes gritarán: “¡Wow, es verdad!”
¡El truco al descubierto! ¿Por qué se dobla la luz?
¿Por qué se dobla o se refracta la luz? Es muy sencillo: porque la “velocidad” a la que viaja la luz es diferente en el aire, en el vidrio o en el agua.
La luz viaja más lento dentro del vidrio que en el aire. Cuando un rayo de luz que va recto entra en el cristal de forma oblicua, la parte que entra primero “frena” y la parte que aún está fuera sigue yendo rápido… Esa “diferencia de velocidad” hace que la dirección de propagación se desvíe o se doble.
Con esto, ¡ya podemos resolver el misterio de la foto trucada que viste al principio!
La foto de la “cabeza y el cuello separados” tiene exactamente el mismo principio. La luz que sale del cuello viaja a través del aire y del agua (o vidrio), es decir, por lugares con diferente velocidad de propagación de la luz, por lo que el rayo se “dobla” antes de llegar a nuestros ojos.
Sin embargo, nuestro cerebro es muy “ingenuo” y no se da cuenta de que la luz se ha desviado. Cree firmemente que “la luz viaja en línea recta”. Como resultado, ¡se “confunde” y percibe que el cuello está en la “extensión” de la línea recta de donde viene la luz desviada!
Por eso, parece que el cuello estaba en un “lugar diferente” del que realmente estaba. El experimento con los alfileres es una forma maravillosa de entender tanto esta “confusión del cerebro” como el “verdadero camino de la luz”.
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