Ciencias Exactas y Naturales

PP-EN-28-AG Aparece un arcoíris

Educación de calidad

Asesor: Zayda Maya Solis

Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)

Gael Hernández[Quetzal]

Resumen

En algún momento hemos apreciado un arcoíris. Observamos que cuando llueve y las nubes dejan pasar los rayos del sol, se forma en el cielo una “cinta” de varios colores. Para explicarlo necesitamos conocer el fenómeno de refracción.

Pregunta de Investigación

¿Se podrá formar un arcoíris sin necesidad de que llueva?

Planteamiento del Problema

El tema del arcoíris es la pauta o introducción al conocimiento de la refracción de la luz, el cual es un fenómeno por el cual la luz se propaga y cambia la velocidad al pasar de un medio material a otro distinto.

 

El cambio de dirección de la luz que se produce es debido a la distinta velocidad con la que se propaga en cada uno de los medios.

 

En el caso de los arcoíris, la luz producida por los rayos solares atraviesa las gotas de agua de lluvia que hay en la atmósfera, en ángulos distintos, esto hace que se produzca la refracción y que la luz blanca que nos llega, se descomponga en un grupo de colores.

Antecedentes

De acuerdo con el Diccionario de la Lengua Española, la definición de arcoíris, es un “fenómeno óptico que presenta en forma de arco de bandas concéntricas los siete colores elementales, causados por la refracción o reflexión de la luz solar en el agua pulverizada, generalmente perceptible en la lluvia”.

Experimentos de Newton.

En 1666, Isaac Newton llevó a cabo el siguiente experimento. En su habitación a oscuras, hizo que un rayo de luz blanca del sol pasara a través de un pequeño hueco en una de las ventanas cubiertas y luego hizo pasar este rayo de luz a través de un pedazo de vidrio con forma de prisma.

Newton observó que a la salida del prisma se obtenía un rayo de luz mas ancho, el cual contenía todos los colores, con una distribución similar a la que se observa en un arcoíris. En la actualidad, a esta banda multicolor se le conoce como espectro de color. Nuestros ojos pueden distinguir sin mucho esfuerzo, siete diferentes colores. Newton también notó que dichos colores siempre aparecían en el mismo orden; por ejemplo, yendo de arriba hacia abajo: primero rojo, luego naranja, amarillo, verde, azul, azul marino (índigo) y finalmente violeta. Para estar seguro de que la luz blanca era la que contenía todos los colores y que la generación de éstos no era una propiedad del prisma, a partir del rayo multicolor formado por un primer prisma, Newton seleccionó solo un componente de color, colocando un pedazo de cartón con un pequeño orificio en el camino del rayo. Al hacer pasar este componente de la luz a través de un segundo prisma, el observó que no era nuevamente separado en colores. A partir de ese simple experimento, Newton concluyó que la luz blanca contenía todos los colores y que su separación (llamada dispersión cromática de la luz) se debía a que cada color se desviaba o refractaba una cantidad diferente cuando el rayo pasaba a través del prisma.

 

Refracción de la luz.

¿Sabes que le pasa a un rayo de luz cuando pasa de un medio transparente, por ejemplo, el aire, a otro diferente, por ejemplo, vidrio? Sufre un desvío en su trayectoria. Este fenómeno se conoce como refracción de la luz. Con el prisma puedes notar que tanto el rayo que entra como el que sale, sufren una desviación. A la entrada, la luz pasa de aire a vidrio y por tanto se refracta; lo mismo sucede a la salida, porque la luz ahora pasa de vidrio a aire.

 

El arcoíris.

La dispersión cromática es la descomposición de la luz blanca en todos sus colores debido a que cada color se refracta de manera diferente cuando pasa de un medio a otro. Un ejemplo espectacular de esto es la formación de un arcoíris, que se forma porque la luz blanca del sol se dispersa cromáticamente y se refleja dentro de las gotas de lluvia, como se muestra en la siguiente figura (fig 3).

Primero, la luz se dispersa al pasar a través de una gota (punto A), y al llegar nuevamente a la superficie (punto C) sufre una reflexión, hecho muy similar a lo que ocurre en un espejo. De esta forma, una refracción de la luz proveniente de A se refleja hacia B y otra se transmite hacia D, la cual no llega a los ojos del observador (E). luego de esta reflexión, los rayos continúan separándose hasta salir de la gota (punto B). Por lo tanto, cada gota y todas las gotas que se encuentran en una posición adecuada entre el observador y el Sol contribuyen a que veamos una imagen virtual en un arco multicolor llamado precisamente arco iris.

Para un ángulo de 42º entre la dirección de observación y la dirección de incidencia de la luz el fenómeno es mas notorio. Además de esto, si se toma en cuenta, la simetría esférica de las gotas, es decir, que se les percibe igual desde cualquier dirección, entonces todas las gotas que cumplen con dicho ángulo forman un arco circular.

Objetivo

Generar un arcoíris sin necesidad de esperar la temporada de lluvias.

Justificación

Este tema se nos hizo interesante de investigar, ya que me parece imposible crear un arcoíris dentro de un espacio cerrado.

En caso de que se logre crear un arcoíris en casa, debe tener una explicación científica, misma que se detallará a lo largo de esta investigación

Hipótesis

Si generamos un arcoíris sin que haya lluvia, entonces podremos disfrutar y ver los colores de este fenómeno en cualquier temporada del año.

Método (materiales y procedimiento)

Método:

Investigación documental

Investigación experimental

Materiales:

  • 1 espejo
  • 1 recipiente amplio
  • Agua
  • Luz del sol

Procedimiento:

  1. Vertemos el agua en un recipiente.
  2. Introducir el espejo en el recipiente .
  3. Buscar y encontrar la posición correcta donde la luz del sol ilumine el espejo.

 

 

Galería Método

Resultados

Resultados y discusión.

Utilizando el método de experimentación, llevamos a cabo el procedimiento anterior siguiendo los pasos concatenados para comprobar si es posible crear un arcoíris dentro de un lugar cerrado, que en este caso fue en mi casa.

A través del método de observación logré corroborar la efectividad del experimento, obteniendo los siguientes resultados.

  1. Se obtuvo el resultado deseado, esto es, logré ver un arcoíris dentro de mi casa, sin necesidad de lluvia previa.

Gracias a que mi espejo era redondo, logré observar que el arcoíris que se formó fue de igual manera, redondo; como se muestra en las siguientes imágenes:

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Conclusiones.

Gracias a este experimento he aprendido diferentes cosas, tales como:

Tenía la idea que la luz del sol era de color blanca o ligeramente amarilla, ya que era así como la percibía diariamente; pero en realidad, la luz del sol esta formada por una gama continua de colores y estos los podemos apreciar mediante la “descomposición de la luz” que en este caso la logré observar a través del arcoíris que se formó en mi casa.

Finalmente corroboré que es posible crear un arcoíris dentro de la casa o incluso mi habitación. Así como conocer que los colores del arcoíris siempre son los mismos y nunca cambian de posición. Esto es gracias a la refracción de la luz, es por ello que siempre veremos los colores en el siguiente orden: rojo, naranja, amarillo, verde, esmeralda, azul, violeta.

Bibliografía

Bibliografía

Bernardino Barrientos García. (2007). Experimentos Simples para entender una tierra complicada. México: Universidad Autónoma de México.

 

Young Freedman, Sears Zemansky. (2009). Física Universitaria Vol. 1. México. Pearson Educación.

https://youtu.be/WAsRk6sqB6Y

https://youtu.be/WAsRk6sqB6Y

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

 

 

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography