Refracción, velocidad de los colores en diferentes materiales y descomposición de la luz blanca.

La luz se propaga en forma rectilínea. La velocidad en el vacío es de 300.000 km/s aproximadamente.

Sabemos que la luz blanca está compuesta por todos los colores visibles a nuestro ojo humano (Ver Disco de Newton). En el vacío todos los colores viajan a la misma velocidad  pero no así en otros medios. En otros medios materiales transparentes la velocidad de los colores es menor a la del vacío.

Los colores viajan a velocidades diferentes en un mismo medio no vacío. Los mas energéticos (los menos veloces, por ejemplo el violeta) se desvían mas que los menos energéticos (los mas veloces, por ejemplo el rojo). Ver Figura 1.

Recuerda que todo el espectro de luz visible va desde el color menos energético, el rojo al color visible mas energético, el violeta

Figura 1

En la última columna de la tabla de la Tabla de la Figura 1 tenemos el índice de refracción. Denominamos índice de refracción n, de un medio material, al cociente entre la velocidad de la luz en el vacío c, y la velocidad de de un determinado color v, en este mismo medio.

n=c/v

Por lo tanto cada medio transparente tendrá su índice de refracción para determinado color, que se determina experimentalmente. En la figura 2 se muestra una tabla de velocidades e índices de refracción de un color, en algunos materiales. (utilizando luz monocromática (590 nm, luz amarilla de sodio)

Figura 2

Decíamos que cada color tiene diferentes velocidades en un mismo medio, en la figura 1 vemos que el color mas energético (el violeta) viaja a menor velocidad que el color menos energético de la luz visible (el rojo). Ver figura 1.

Se verifica experimentalmente que cuando mayor es el índice de refracción (n) de un determinado color con respecto al vacío, la desviación será mayor, (el ángulo de refracción será menor) osea el rayo refractado se acercará mas hacia la normal.

Gracias a que los colores tienen diferentes ángulos de refracción en un mismo medio, es que podemos descomponer la luz blanca, fenómeno que se conoce como dispersión o descomposición de la luz blanca.

Suponga que en un experimento hiciésemos incidir un rayo de luz roja sobre un bloque de vidrio, y midiésemos el ángulo de incidencia i, y el ángulo de refracción r (figura 3-a). Al repetir el experimento y hacer incidir sobre el mismo bloque y con el mismo ángulo de incidencia i, un rayo de luz azul, observaríamos que éste se refracta con un ángulo de refracción de r' un poco menor que r (figura 3-b).

Figura 3

En otras palabras, la luz azul, al refractarse, sufre una mayor desviación, acercándose más a la normal que la luz roja. Este hecho indica que el vidrio presenta un índice de refracción mayor para la luz azul que para la luz roja.

Figura 4

Si repetimos este experimento usando luz de otro color, observaremos que para cada uno de ellos, el vidrio presenta un índice de refracción diferente. Pero estas diferencias son muy pequeñas como podemos ver en la tabla (Figrura 4). Cualquier otro medio material (agua, plástico etc..) presenta un comportamiento similar al del vidrio, osea, que tiene un índice de refracción diferente para cada color.

Descomposición de la luz blanca

Consideremos ahora un estrecho haz de luz blanca, por ejemplo, de luz solar, al que se hace incidir en un bloque de vidrio (figura 5). Observamos que esta luz blanca, al penetrar en el vidrio, se refracta dando lugar a un haz multicolor, en el cual es posible percibir los colores siguientes: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta. El color rojo es el que sufre menor desviación y el violeta es el que mas se desvía de todos

Figura 5.
La luz blanca, al penetrar en el vidrio
sufre descomposición, y se separa
 en luces de diversos colores

Este experimento muestra entonces, que la luz blanca está constituida por las superposición de todos estos colores. Al penetrar superpuestos en el vidrio, cada color sufre una desviación distinta, pues como vimos, el índice de refracción del vidrio es diferente para cada uno de ellos. Por este motivo, el haz refractado se presenta en forma multicolor. Este fenómeno, en la cual la luz blanca se separa en diversos colores, se denomina descomposición de la luz. Por tanto, al refractarse, la luz blanca se descompone (o "dispersa") en los colores que la forman.