Ciencias Exactas y Naturales

(PP-DC-66-MA) ¿Cómo se forman los arcoíris?

Igualdad de Género

Asesor: Myrna Veronica Fernandez Mendez

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

Resumen

En este documento mostraré los resultados de la investigación documental que junto con mi mamá y papá hice acerca de por qué y cómo se forman los arcoíris, así como la descripción y resultados del experimento realizado.

Pregunta de Investigación

¿Qué es un arcoíris? ¿De qué está hecho? ¿Cómo y por qué se forma? ¿Por qué tiene esos siete colores y no otros? ¿Se puede hacer un arcoíris en casa?

Planteamiento del Problema

El problema que propongo es buscar la explicación científica a mis preguntas sobre el arcoíris y hacer un experimento que me ayude a entenderlo.

Antecedentes

me mostró la fotografía de un arcoíris que había tomado durante el camino. Quedé muy entusiasmada y sorprendida de ver colores en el cielo. Me dijo que el arcoíris se formó debido a que “llovió y a la vez salió el sol”. Le dije que los arcoíris me parecen bonitos porque tienen muchos colores, conté siete. Me pregunté si podría verse un arcoíris sin esperar a que llueva y salga el sol, porque eso no pasa seguido. La primera vez que miré un arcoíris fue en un episodio de Peppa Pig en el que salen a la montaña, comenzó a llover y se formó el arcoíris.El papá de Peppa les dice que “un arcoíris solo puede verse cuando llueve y hay sol al mismo tiempo”. Después, en el episodio dicen que en el final del arcoíris hay un tesoro. Intentan buscarlo, pero no lo encuentran. Mi mamá me dijo que eso es una creencia sin sustento.

Investigación documental

Junto con mi papá y mi mamá comencé a buscar información fundamentada en las ciencias naturales para entender por qué se forman los arcoíris.

Encontramos que básicamente intervienen tres aspectos: 1) los rayos de luz del sol, 2) las gotas de agua y 3) nuestros ojos, pues la vemos la luz que se refleja en los objetos.

Me sorprendí al saber que los arcoíris “no tienen final” pues solo vemos un arco pero en realidad deberíamos de ver un círculo, es muy difícil verlos completos desde el suelo. Para hacerlo, tendríamos que verlo desde muy arriba.

El arcoíris se forma porque la luz de los rayos del sol penetra la superficie de las gotas de lluvia y al hacerlo cambia de dirección, posteriormente la luz sale de las gotas de lluvia en distintos colores, dependiendo del ángulo de entrada y salida del rayo de luz. Una de las condiciones para mirar un arcoíris, es que el sol debe estar detrás, es decir, a nuestra espalda.

También encontramos que un señor que vivió hace muchos años que se llamaba Isaac Newton, hizo un experimento: en una habitación oscura permitió que entrará por un orificio un rayo de luz e interpuso un prisma de vidrio en su camino.

Isaac Newton observó que a la salida del prisma se obtenía un rayo de luz más ancho, el cual contenía los colores como se encuentran en un arcoíris[1], de arriba hacia abajo: rojo, luego naranja, amarillo, verde, azul, azul marino (índigo) y violeta (Barrientos, 2011). Es decir, la luz blanca esconde dentro de sí a muchos colores.

Este fenómeno se conoce a la separación de la luz como “dispersión cromática” de la luz. Y se sabe que se debe a que cada color se desvía o refracta de manera diferente cuando el rayo pasaba del aire al prisma de vidrio o a cualquier otro medio, por ejemplo, el agua (Barrientos, 2011; Escobar, s/f).

Posteriormente, haciendo uso de un segundo prisma, Newton consiguió hacer el experimento inverso: que de ese abanico luminoso multicolor se obtuviera nuevamente un rayo de luz blanca. Con lo cual, comprobó que la dispersión de los colores son en realidad una característica de la luz.

En la figura siguiente se muestra esquemáticamente el proceso. La luz blanca (amarilla y morada en el dibujo, para que pueda visualizarse), se dispersa y al pasar por el segundo prisma vuelve a tener luz blanca.

El segundo término o concepto científico relevante es la refracción de la luz. Primero, mi papá me dijo que no olvidara que podemos ver los objetos porque la luz se refleja en ellos, le dije que en la clase de ciencias[2] hicimos un experimento del “color que desaparece”, para estudiar la refracción de la luz. En este experimento, los colores “desaparecen” porque la luz que llega a los colores del dibujo se desvía o se refracta en el agua y no llega a nuestros ojos, por lo que no podemos verlos, aunque sí estén ahí. El color negro sí se aprecia porque absorbe prácticamente toda la luz que recibe, por ello se dice que el negro es la ausencia de luz.

Otra ilusión es el experimento de la moneda. En éste, parece que la moneda se encuentra en un sitio donde en realidad no se encuentra, y esto se debe a la refracción de la luz. Similar, al experimento del lápiz sumergido en un vaso de agua, que parece estar quebrado.

Otros fenómenos que se deben a la refracción de la luz son los espejismos. Es decir, al igual que en los experimentos de la moneda y del color que desaparece, los arcoíris son una ilusión óptica producida por la luz blanca que se refracta en las gotas de lluvia, es decir, no existen en una forma física, porque los arcoíris están hechos de luz.

 

Para que se vean los arcoíris, primero la luz se refracta al pasar a través de una gota de lluvia y al salir de la gota sufre una reflexión, como si fuera un espejo.

Cada gota provoca una pequeña dispersión a la luz del sol y todas las gotas que se encuentran en una posición adecuada entre la persona que observa y el sol contribuyen a que veamos un arcoíris.

Derivado de lo anterior, buscamos un experimento que pudiese replicar con materiales cotidianos para replicar en casa las condiciones que hacen posible la formación de un arcoíris. A continuación, describo el experimento.

[1] No se trata de franja de un solo color, sino que cada color se mezcla con sus vecinos. Es decir, no hay un único rojo o amarillo, sino un degradado entre cada uno de ellos.

[2] 9 de febrero del 2022

Objetivo

Demostrar. mediante el uso de objetos caseros, la dispersión cromática de la luz y ver cómo se forma un arcoíris.

Justificación

Me gustan por el arcoíris y por eso quiero saber cómo es que este fenómeno natural que puede ser explicado por la ciencia y replicado con elementos sencillos.

Hipótesis

Las propiedades de la luz, descritas por Isaac Newton, se replicarán en el experimento casero. Especialmente, la dispersión cromática, la refracción y la reflexión de la luz blanca.

Método (materiales y procedimiento)

Para replicar en casa las condiciones que hacen posible la formación de un arcoíris, se requiere de lo siguiente:

  1. Vaso o frasco de cristal transparente
  2. Una lámpara o día soleado
  3. Agua para llenar el vaso o frasco de cristal transparente
  4. Hojas blancas o una superficie blanca
  5. Un espejo

Paso 1. Junto con mi mamá llené el recipiente de cristal con agua, aproximadamente a tres cuartas partes del volumen.

Paso 2. Sumergí el espejo procurando que no quede en posición vertical, sino que forme un ángulo.

Paso 3. Colocar el recipiente o vaso con agua sobre una superficie blanca (hoja de papel)

Paso 4. Proyectar la luz del sol en el espejo y buscar que se reflejara sobre la pared o las hojas blancas. Observé que se vio con más intensidad cuando había sombra sobre la pared.

Después repetí el experimento por la noche y en lugar de la luz de sol, utilicé la luz de una lámpara.

Galería Método

Resultados

Fue un poco difícil encontrar el ángulo en el que la luz se pueda refractar. Cuando lo conseguí, obtuve un arcoíris pequeño y un poco descolorido, pero creo que podría ser más grande si se utiliza un espejo y un recipiente de agua más grande porque entonces más luz podría ser refractada en el agua y reflejada en el espejo.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Logré replicar las condiciones para un arcoíris pequeño con objetos caseros, con lo que se comprobó la teoría de Newton sobre la luz blanca. Es decir, aunque fue un arcoíris pequeño se comprobó la hipótesis de que está hecho de luz blanca que se dispersa cuando se refracta o pasa por el agua u otros objetos. No entendí bien porque el arcoíris es un círculo, porque eso no salió en el experimento. Aprendí que las cosas que pueden ser explicadas con ayuda de la ciencia. Y ya sabía que los arcoíris son bonitos.

Bibliografía

  • Barrientos García, Bernardino (2011), La luz y los colores, Serie Experimentos simples para entender una tierra complicada, Centro de Geociencias-UNAM, México, Quinta reimpresión, disponible en:

http://tellus.geociencias.unam.mx/wp-content/uploads/2020/01/libro2_-luz_color.pdf

Otros recursos electrónicos

  1. Ciencia para escuchar, ¿Existe el arcoirís de circunferencia completa?, disponible en: https://cienciaes.com/ciencianuestra/2015/04/19/circunferencia_iris/
  2. Youtube, video de arcoíris circular, disponible en: https://youtu.be/TPZElgylFgU
  3. Capsula Niñonautas de Karen Miret, disponible en:

https://aristeguinoticias.com/0103/ninonautas/la-ciencia-detras-del-arcoiris-en-ninonautas-con-kiren-miret-video/

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography