Per què l’arc de Sant Martí adopta la forma d’arc?

2 Dic

De vegades no ens aturem a pensar com es forma l’arc de Sant Martí, a que es deu que una bombeta brilli o perquè veiem aquests colors. Totes aquestes preguntes tenen una base científica, i el seu camp d’estudi de la física és l’òptica. I que és l’òptica, doncs l’òptica la podem definir com la part de la física que estudia el comportament de la llum des que és generada per una font lluminosa fins que és detectada pels detectors de llum. És a dir, es fixa en com es crea, com es mou pels diferents medis i quins aparells cal utilitzar per detectar-la de la millor manera possible. Depenent del fenomen que sigui matèria d’estudi, del nivell d’aproximació que calgui i de la mesura dels obstacles que trobi a la seva trajectòria, l’òptica usarà uns formalismes o uns altres.

Així es pot distingir l’òptica clàssica, que estudia la llum com si fos una ona, es basa en la teoria electromagnètica de la llum. Quan la llum travessa escletxes de mesura microscòpica es pot estudiar mitjançant l’òptica geomètrica. Quan els fenòmens que són estudiats no entren dins del camp de l’electromagnetisme clàssic, perquè les mesures dels objectes i els sistemes que s’estudien són d’escala atòmica, s’ha de cercar una altra òptica per explicar-los adequadament; aquesta nova classe d’òptica és coneguda com a òptica quàntica. Dins de l’òptica geomètrica tenim la formació de l’arc de Sant Martí, aquest fenomen es basa principalment en la reflexió, refracció que tenen les seves lleis: conegudes com la llei de reflexió (l’angle d’incidència és igual a l’angle de reflexió) i la llei de refracció ( n_1\theta_1=n_2\theta_2) on \theta_1 és defineix com l’angle d’incidència, \theta_2 és defineix com l’angle refractat i n és defineix com l’índex de refracció. I varia en funció del medi i de la longitud d’ona (\lambda).

  1. Els raigs de llum que incideixen en una gota d’aigua, la podem considerar idealment esfèrica, sofreixen cada vegada que arriben a la superfície de separació aire-aigua reflexió i refracció alhora. Els raigs que emergeixen de la gota després de sofrir alguns d’aquests processos es diuen:Raigs 1: Els quals han experimentat únicament la reflexió en la superfície exterior de la gota.
    Raigs 2: Els quals després de refractar-se a l’entrar en la gota es refracten novament al sortir.
    Raigs 3: Els quals han sofert refracció a l’entrar, reflexió en l’interior i refracció al sortir (aquests són els quals donen lloc a l’arc de Sant Martí primari)
    Raigs 4: Els quals a més de les refraccions a l’entrar i sortir de la gota han experimentat dues reflexions internes (donen lloc a l’arc de Sant Martí secundari)
    Raigs 5: Amb tres reflexions internes i així successivament. És clar que cada classe de llamps va tenint menys energia.
  2. Els raigs sofreixen després de les dues refraccions i la reflexió interna una desviació de les seves adreça original. Aquesta desviació depèn del paràmetre d’impacte del llamp, és a dir de la distància del raig al centre de la gota. La funció, que lliga paràmetre d’impacte amb desviació, presenta un mínim per als raigs de classe 3 d’uns 138º (130 per als de classe 4), que depèn de la freqüència de la llum.
  3. A l’ull de l’observador, quan hi ha gotes de pluja en l’aire il·luminades pel sol, arriben llamps procedents de totes les gotes. Les quals han sofert desviacions diferents d’aquest mínim arriben, podríem dir, que a raó d’un sol raig per gota, però per al mínim ens arriba un petit pinzell de raigs, doncs entorn del mínim s’agrupen molts raigs amb pràcticament la mateixa desviació. Aquest pinzell suma de diversos raigs és més lluminós que el seu entorn i és el que percebem com punts de l’arc de Sant Martí del color corresponent al mínim considerat.
  4. Per a fixar idees suposem que el mínim de desviació per a la llum groga sigui exactament 138º, L’angle amb vèrtex en la gota que formen el raig procedent de Sol i ell que després de sofrir els processos ja indicats arriba a l’ull formessin un angle de 180-138=42º. Si imagines en l’espai un triangle el vèrtex del qual són: el Sol, l’ull de l’observador i la gota de pluja i que tingui un angle de 42º en el vèrtex “gota” i gires aquest triangle entorn del costat Sol-Observador, obtindràs totes les gotes de les quals es reben “pinzells” de llum groga més brillants que el seu entorn. Al girar el triangle s’obté una circumferència i aquestes serien les posicions de les gotes del color groc de l’arc de Sant Martí. Solament veiem un arc per que la circumferència queda limitada pel sòl.

Esperem que us hagi agradat i hàgiu trobat interessant la lectura. Salut, i bons aliments.

Anuncios

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s

eurasiacat

Anàlisi i informació eurasiàtica en català

Campana de Gauss

Classes particulars: Física, química i matemàtiques.

a10pàrsecs

Reflexions reflectides.

Desayuno con fotones

Un blog de física médica para todos los públicos

X razones para Y

Un blog bilingüe sobre métodos y herramientas para analizar datos

Viure la Ciència

Ciència a l'Escola Mare de Déu de La Salut

Som de ciències

Departament de Ciències Experimentals de l'INS Pius Font i Quer

Assemblea Campus Nord

Assemblea de l'ETSECCPB, ETSETB i FIB

Ciencia Con Futuro

Otra ciencia es posible

Ciencia Viva

El Blog de la Asociación Ciencia Viva

Más que Ciencia

Investigación, desarrollo, innovación y estilos de vida a tu alcance

Solzhe Kalínkovitx

El teu fulfo és el meu fulfo

Kostya's small apps

The big one is AquaMail and it has its own site

Circuito Aleph

Blog con noticias de ciencia y astronomía.

CLAUDI MANS

Blog personal

A %d blogueros les gusta esto: