Óptica: La Magia Detrás de la Luz en Colombia | ORBITECH

¿Qué es la óptica y por qué te importa en Colombia?

La óptica es la rama de la física que estudia cómo se comporta, manipula y detecta la luz, incluyendo sus interacciones con la materia.
Pensá en cómo ves el atardecer en Cartagena o el reflejo en el río Magdalena.
En Colombia, la óptica explica fenómenos como los arcoíris en el Eje Cafetero o la visión a 2640 msnm en Bogotá.
Recordá: a mayor altura, menos atmósfera para dispersar la luz.
Se divide en óptica geométrica (rayos de luz) y óptica física (ondas de luz).
Geométrica = líneas rectas; física = colores y difracción.

La reflexión ocurre cuando la luz rebota en una superficie, como un espejo o el agua del río Cauca.
El ángulo de incidencia = ángulo de reflexión. ¡Es la ley de la espejada!
En superficies rugosas (como una pared), la reflexión es difusa y no forma imágenes claras.
Por eso no ves tu reflejo en una pared pintada, pero sí en un espejo de tocador.
Los espejos planos forman imágenes virtuales, simétricas y del mismo tamaño que el objeto.
Si te parás a 1 m del espejo, tu imagen está a 1 m detrás del espejo.

θ_{i} = θ_{r}

La refracción es el cambio de dirección de la luz al pasar de un medio a otro, como del aire al agua.
Mirá cómo se ve el fondo de la piscina en el Club Campestre de Medellín.
La ley de Snell relaciona los ángulos y los índices de refracción de los medios: n₁·senθ₁ = n₂·senθ₂. $n_{1} \sin θ_{1} = n_{2} \sin θ_{2}$
n = índice de refracción; en el aire n≈1, en el agua n≈1.33.
En Colombia, la refracción explica por qué el sol parece más rojo al atardecer en la costa Caribe.
La atmósfera dispersa más la luz azul, dejando los tonos rojos y naranjas.

n_{1} \sin θ_{1} = n_{2} \sin θ_{2}

La dispersión ocurre cuando la luz blanca se separa en colores al pasar por un prisma o gotas de agua.
Recordá el arcoíris después de la lluvia en Pereira o Manizales.
El índice de refracción varía con la longitud de onda: el violeta se desvía más que el rojo.
ROYGBIV: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo, violeta (de menor a mayor desviación).
En Colombia, los arcoíris son comunes en regiones con alta humedad como el Chocó o los Andes.
Buscá fotos del arcoíris sobre el Nevado del Ruiz para entender la dispersión.

n (λ)

Las lentes convergentes (convexas) enfocan la luz y se usan en lupas y gafas para hipermetropía.
Si tenés gafas, mirá si son más gruesas en el centro: son convergentes.
Las lentes divergentes (cóncavas) dispersan la luz y se usan en gafas para miopía.
Son más delgadas en el centro. Probalas frente a un espejo.
El telescopio refractor usa lentes para ampliar imágenes, como el del Observatorio Astronómico Nacional en Bogotá.
¡Visitá el observatorio en la UNAL y probá ver Júpiter con sus telescopios!
El microscopio usa lentes para ampliar objetos pequeños, esencial en laboratorios de la Universidad de Antioquia.
Si estudias biología, ya conocés su importancia en análisis clínicos.

\frac{1}{f} = \frac{1}{d_{o}} + \frac{1}{d_{i}}

La miopía (dificultad para ver de lejos) se corrige con lentes divergentes.
Si entrecerrás los ojos para ver la pizarra, probablemente seas miope.
La hipermetropía (dificultad para ver de cerca) se corrige con lentes convergentes.
Te cansás al leer? Podrías ser hipermétrope.
El astigmatismo ocurre cuando la córnea no es esférica y se corrige con lentes cilíndricas.
Si ves borroso tanto de lejos como de cerca, podrías tener astigmatismo.
En Bogotá, la alta altitud puede agravar algunos defectos visuales por la menor oxigenación.
Si vivís en Bogotá y usás gafas, preguntá a tu oftalmólogo sobre esto.

P = \frac{1}{f} (en dioptrías)

Los arcoíris en el Eje Cafetero ocurren por la combinación de lluvia y sol intenso.
El mejor momento para verlos es entre 3 PM y 5 PM en Pereira.
Los espejismos en La Guajira se deben a la refracción en capas de aire con diferentes temperaturas.
¡Cuidado! En el desierto de La Guajira, el
El cielo azul en Colombia se debe a la dispersión de Rayleigh, que dispersa más la luz azul.
Por eso el cielo es más azul en la sabana de Bogotá que en la selva del Amazonas.
En Cartagena, el reflejo del sol en el mar puede crear efectos ópticos conocidos como "espejismo marino".
Fotografías de la Bahía de Cartagena muestran estos efectos al mediodía.

La óptica geométrica se desarrolló en el siglo XVII con los trabajos de Kepler y Descartes.: Fundamentos para entender telescopios y lentes.
El telescopio fue inventado en 1608 por Hans Lippershey en los Países Bajos.: Galileo lo mejoró en 1609 para observaciones astronómicas.
El arcoíris se explica completamente por la refracción y reflexión en gotas de agua en 1637.: Teoría desarrollada por René Descartes.
El Observatorio Astronómico Nacional de Colombia se fundó en 1867 en Bogotá.: Uno de los más antiguos de América Latina.
En Colombia, el 2023, el ICFES incluyó 3 preguntas sobre óptica en el Saber 11.: Enfocadas en reflexión, refracción y lentes.