¿Por qué no se produce la dispersión de la luz en el medio de vacío o aire?

Una pequeña pregunta mal dirigida, pero una pregunta diferente al menos. Me gusta que cuestionaste tus enseñanzas antes de aceptarlas ciegamente. ¡Prestigio! 🙂

Ahora, mira, no es básicamente tu culpa … sino la culpa de los libros, que explican la refracción sin explicar por qué ocurre en primer lugar.

“ La velocidad si la luz cambia, ¡por eso! “Odiaba cuando nuestro maestro solía decir esto.

Velocidad de los cambios de luz? ¡Excelente! ¡Eso explica todo! ¡Por qué, el Sol va de Este a Oeste … probablemente la maldita velocidad de la luz cambió!

Seguramente estaría encantado de contarte todo esto … Pero creo que lo guardaría para otra respuesta, sin alejarme de tu pregunta.

Ahora, como habrás visto, la luz se dispersa al pasar por un prisma.

¿Por qué? Porque los límites del prisma no son paralelos. De hecho, vería que la luz no se dispersa en una losa de vidrio normal, sino que simplemente se refracta. La única razón es que las paredes de la losa de vidrio son paralelas, por lo que la dispersión se invierte.

Básicamente, la luz se dispersa en el aire o al vacío, cuando la luz entra desde cualquier otro medio.

Usted ve, ( ** EDITAR! ** ) hay algo llamado * retraso de fase. Básicamente, cuando la luz atraviesa la materia, los electrones absorben y reemiten fotones. Esto lleva un poco de tiempo (que determina la velocidad de ese color de luz). Esta vez es diferente para diferentes colores.

(En términos más técnicos, quiero decir que la velocidad de fase se retrasaría ya que los electrones irradiarían su propia onda electromagnética que está en la misma frecuencia, pero generalmente con un “retraso de fase”, ya que las cargas pueden salir de fase con la fuerza que los impulsa.)

Entonces, la velocidad de la luz en cualquier medio que no sea el vacío es diferente para diferentes colores . En el vacío, todos los colores viajan a la misma velocidad.

Lamento haber dado previamente un ejemplo de una fuente de luz mantenida bajo el agua y dije que “la luz no se dispersa en el mismo medio en que se produce”. Bueno, obviamente, olvidé este hecho de diferentes velocidades de diferentes colores (en cualquier medio que no sea el vacío).

Entonces, estaba totalmente equivocado allí. Como la luz viajaría, algunos colores se “quedarían atrás”. De hecho, se ve esto cada vez que la luz del sol viaja a través del aire (no al vacío) en la noche. El cielo se ve rojo porque la luz azul se dispersa primero. Entonces, el retraso de fase para la luz azul es mayor. Entonces, la velocidad de la luz azul es menor que la luz roja. Por la noche, cuando estás más alejado del Sol y la luz tiene que tomar más tiempo para llegar a ti, aunque no ves que los colores de la luz se separan, se separan.

No ves dispersión en el vacío porque la velocidad de los colores de la luz es la misma. Pero puede ver que la luz se dispersa a través del aire, simplemente no es tan obvio porque la velocidad de los diferentes colores de la luz no tiene mucha diferencia, ya que el índice de refracción del aire y el vacío son casi iguales.
(Sin embargo, si la luz pasa de cualquier otro medio al vacío, debería ver dispersión porque la “aceleración” para diferentes colores sería diferente)

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[ *** Admito que mi respuesta anterior fue totalmente errónea y pido perdón por eso. Si quisiera, podría haberlo borrado todo (para decirte la verdad que estaba pensando en eso) pero … la gente aprende de los errores.

Supongo que soy humano después de todo. Entonces, para aprender de los errores, mantengo la respuesta a continuación, pero edité para señalar cómo nuestra intuición podría engañarlo. Nuevamente, lo siento, si te hubiera engañado la última vez.) Una cosa muy importante que no cubrí la última vez es la definición de dispersión en sí:

En óptica, la dispersión es el fenómeno en el que la velocidad de fase de una onda depende de su frecuencia.

– Artículo de Wikipedia

Lo mencionaré nuevamente y señalaré los errores que cometí en mi respuesta anterior a continuación: ]

Verá, la mayoría de las fuentes de luz en la naturaleza están presentes en el aire o el vacío. De hecho, le apuesto a nombrar una fuente de luz que se encuentra naturalmente en cualquier medio, que no sea aire o vacío.

Bueno, no creo que haya ningún problema aquí. Pero esto no tenía nada que ver con la respuesta. ¡Lo siento!

Entonces, tomemos un mundo donde se produjo luz (no es el mejor término … Pero lo hará) en … agua (solo un ejemplo). Ahora, supongamos que tenemos un prisma (es crucial tomar un prisma por razones que ya he mencionado) compuesto completamente de aire o incluso vacío. Sé que esto es imposible pero, digamos, lo tienes.

¿Qué esperas? ¡Claro, ahora puedes decir fácilmente que la luz se dispersaría e incluso presumiría de lo fácil que fue esta pregunta! (No se jacte, sin embargo, sea una persona amable)

Aquí, aunque esto no estaba completamente mal, debe comprender que esto sucedería porque, la ” aceleración” (si desea llamarlo) de diferentes colores sería diferente a medida que la velocidad de cada color se vuelva igual. (Esto es exactamente como un rayo disperso dentro de la losa de vidrio se refracta cuando sale de la losa de vidrio)

Ahora, esa era una pregunta intuitiva, ¡demos un paso adelante!

¿Qué pasa si mantuviste una fuente de luz en agua (o una sustancia con un índice de refracción más alto para un mejor resultado) y la inclinaste poco con respecto al límite donde el agua se encuentra con el aire?

¿Qué esperas? Si no lo haces, entonces deberías esperar ver un arcoíris. La luz se dispersa.

Recuerde esto, la luz, siempre que viaja de un medio a otro, se dispersa en el límite .

Bueno, supongo que este era uno de esos lugares donde estaba nuevamente en lo correcto. Sin embargo, debe saber que los colores se separarían antes de llegar a este límite (sin embargo, no como en un prisma donde parecen divergir … supongo que sería paralelo … pero recuerde la definición, esto se llamará dispersión) … pero sí … a medida que la luz sale del agua, ¡debes esperar ver los colores divergir !

“¡Pero no veo un arcoíris a través de una losa de vidrio! ¡Mis ojos no funcionan! ¡Oh, dispara! ”, Afirmas.

Y, sin embargo, estoy aburrido de escribir una respuesta tan monótona, trato de incluir una broma y hablar en cursiva: “Eso, mi amigo, es porque no puedes ver una losa de vidrio. Solo se puede ver lo que entra y lo que sale “, tomo un sorbo de agua y dejo que esas palabras se disuelvan,” No sabes lo que sucede adentro. Si pudieras seguir la luz a través de la losa de vidrio , verías un arcoíris cuando entrara en el vidrio y verías que todo vuelve a su posición original a medida que sale ”.

* Risa * ¿Qué? Esa fue una buena respuesta. Además, era correcto, no me retracto.

Huh Esa fue una gran respuesta. Pero entiendes el punto, ¿verdad? Agregando una última nota (me he estado diciendo esto durante mucho tiempo * suspiro *) ¡Me gustaría decir que si la luz se produce en un medio, no se dispersaría en ese medio!

* Suspiro * Realmente desearía no haber escrito esto. ¡Esto, como pueden ver, fue lo único que hice completamente mal! ¡Deseo que me puedas perdonar! Por este pequeño error, he escrito esta respuesta completa nuevamente y (¡créeme!) Lloré internamente durante 16 horas (pensando en cómo te engañé) + 3 horas (escribiendo esta respuesta completamente de nuevo) = 19 horas (de tristeza). ¡Lo siento!

La luz no se dispersa solo en el vacío, porque las velocidades de todos los colores son las mismas. La luz se dispersaría (recuerde, la dispersión es solo un fenómeno en el que la velocidad de fase de la onda depende de su frecuencia (color) ) en cualquier medio que no sea el vacío.

¡Y lo mejor es que las matemáticas salen! ¡Hurra!

Me vería obligado a mostrarlo todo. Pero esta respuesta ya es larga (¡perdón!), Pero si está interesado, encontré este sitio en una breve búsqueda en Google:

¿Por qué tiene lugar la dispersión cuando la luz pasa a través del prisma y no a través de la losa de vidrio?

Bueno, de nuevo, esto es correcto, puedes consultar el enlace, si no me crees (no te culpo …) . Sin embargo, no expliqué de qué es esta prueba matemática. Esta es la prueba matemática del hecho de que la luz también se dispersa en una losa de vidrio.

Espero haber respondido todas sus preguntas , Manas Pratim Biswas , que podrían haber surgido mientras leía la respuesta en sí.

Errar es humano.

* Suspiro * Espero que este dicho sea cierto. ¡Lo siento de nuevo!

– Saludos y feliz aprendizaje

Bueno, debería estar avergonzado de mí mismo. Pero de alguna manera me siento genial después de escribir esta respuesta. Estoy seguro de que puede haber alguna parte que pueda quedar mal explicada o redactada (o tal vez completamente equivocada … ¡Espero por Dios que no lo sea! ¡Que no lo sea!). ¡Pero me sentí bien porque mi concepto de refracción también ha mejorado! Espero lo mismo para ti. Bueno, creo que “Aprendizaje feliz” sería suficiente.

– ¡Espero que también hayas aprendido de mis errores!

La dispersión de una onda (cualquier onda, no solo EM) ocurre cuando la velocidad de su grupo es diferente de su velocidad de fase. En otras palabras, cuando su envoltura viaja a una velocidad diferente que su fase, podemos distinguir entre las diferentes longitudes de onda que constituyen la onda.

Veamos esto con luz. Pero primero sugiero leer la siguiente respuesta (porque usamos algunos resultados de esta respuesta):

La respuesta de Nikhil Panikkar a ¿Cuál es la diferencia entre la velocidad de fase y la velocidad de grupo?

Una vez que haya leído la respuesta anterior, lea lo siguiente:

En el vacío, las velocidades de fase de todas las ondas EM son las mismas , por lo que si consideramos dos ondas planas:

[matemáticas] \ frac {\ omega_1} {k_1} = \ frac {\ omega_2} {k_2} = c [/ matemáticas]

donde [math] k [/ math] y [math] \ omega [/ math] son ​​el número de onda y la frecuencia radial, respectivamente, y [math] c [/ math] es la velocidad de la luz en el vacío.

Entonces la velocidad de fase de la onda creada por su superposición está dada por,

[matemáticas] v_p = \ frac {\ overline \ omega} {\ overline k} = \ frac {\ omega_1 + \ omega_2} {k_1 + k_2} = \ frac {c (k_1 + k_2)} {k_1 + k_2} = c [/matemáticas]

La velocidad del grupo de esta onda viene dada por:

[matemáticas] v_g = \ frac {\ triangle \ omega} {\ triangle k} = \ frac {\ omega_1- \ omega_2} {k_1-k_2} = \ frac {c (k_1-k_2)} {k_1-k_2} = c [/ matemáticas]

Por lo tanto, las velocidades de fase y grupo de la luz son las mismas en el vacío. Sin embargo, en un medio dispersivo , esto no es cierto.

Así es como Se produce dispersión de la luz. En el vacío, la velocidad de fase de todas las longitudes de onda que constituyen la luz blanca es la misma que la velocidad de grupo de la luz blanca y no podemos distinguir entre las diversas longitudes de onda que constituyen la luz blanca.

Sin embargo, cuando la luz blanca pasa a través de un medio dispersivo (como una gota de agua, por ejemplo), la velocidad de fase de cada longitud de onda diverge de la velocidad del grupo de luz blanca y podemos distinguir entre las longitudes de onda.

La dispersión de la luz ocurre tanto en vacío como en aire.

Consulte Dispersión (óptica): Wikipedia para obtener una descripción general de cómo se define la dispersión.

Entonces debe considerar qué es esta “luz” en la que está pensando cuando pregunta si hay dispersión. Considere el caso de un paquete de ondas para la dispersión en el vacío: primero, algunas oraciones para señalarle la forma matemática de ver esto: un pulso de luz (hay un momento en el que se encendió la luz), incluso cuando una onda plana evoluciona a tiempo con la relación entre el momento y la frecuencia dada a través de la ecuación de de Broglie. Un pulso de luz debe ser construido por un conjunto de componentes de Fourier, si transforma esto de vuelta al espacio real (posición, tiempo) verá que el ancho del pulso se extiende literalmente en el espacio a medida que se propaga. Esto es dispersión.

En segundo lugar, surge una oración conceptual rápida para apuntarlo en la dirección correcta: la dispersión surge porque un paquete de ondas necesariamente contiene un rango de momentos, cada uno de los cuales se propaga a una velocidad diferente causando que el paquete de ondas se propague.

La dispersión de la luz ocurre solo cuando hay una diferencia en la velocidad de la luz para diferentes colores, como rojo y violeta. En el vacío y el aire, la velocidad de la luz para toda la longitud de onda (la longitud de onda determina el color de la luz). Por lo tanto, la dispersión no se observa en el caso del vacío y el medio de aire, pero se puede observar en el caso del vidrio, como en el prisma

La dispersión de la luz ocurre en el aire, ya que las frecuencias más altas están más dispersas. Mire al otro lado del Gran Cañón y el lado opuesto se ve más azul: está viendo la luz dispersa, al igual que el cielo durante el día. Pero el cielo de la tarde se ve rojo, porque la luz azul se ha dispersado, mientras que el rojo lo atraviesa.

Los casos de dispersión por agua o vidrio en el libro escolar no ocurren en el agua o el vidrio: ocurren en las superficies delimitadoras, donde se encuentran con otros materiales.

Se requieren dos medios para la dispersión, con la dispersión de los medios de vidrio y aire. Con el vacío y el vidrio tiene lugar la dispersión.

En el aire y al vacío, la dispersión de los medios no tiene lugar porque el índice de refracción de los dos medios es el mismo.

La dispersión de la luz no ocurre en el vacío o en el aire porque los límites del prisma no son paralelos. La única razón es que las paredes de la losa de vidrio son paralelas, por lo que la dispersión se invierte. Básicamente, la luz se dispersa en el aire o al vacío, cuando la luz entra desde cualquier otro medio.

La dispersión de la luz solo ocurre con medios “especiales” (debido a la constante de dispersión del medio en couse)