¿Alguna vez te has sentado en el fondo de una piscina y has pensado en el techo de agua? La mayor parte de la superficie es una lámina de color azul claro y no puedes ver a través de ella, aunque el agua es clara. Pero justo encima de ti hay una ventana redonda transparente.
Y lo mejor de todo es que, a través de este anillo, se obtiene una vista de ojo de pez que no solo muestra el cielo, sino también lo que hay alrededor de la piscina, como árboles o gente bebiendo mai tais en la terraza de la piscina. Este efecto tan interesante se debe a las propiedades ópticas del agua y tiene un nombre: la ventana de Snell.
Puedes ver esto incluso si no pasas mucho tiempo bajo el agua. Quizás, como yo, prefieras ver videos de pesca submarina en YouTube. Aquí tienes un Hermoso ejemplo de la ventana de Snell del canal YBS Youngbloods (el enlace te lleva directamente al segmento de 15 segundos de interés).
Una cosa curiosa que se nota aquí: a medida que el buzo (Brodie) y el camarógrafo descienden, la ventana parece permanecer del mismo tamaño. ¿Y qué?, te preguntarás. Bueno, piénsalo: si filmaras una ventana de tu casa mientras te alejas de ella, parecería que se hace más pequeña.
De hecho, la ventana de Snell se está volviendo cada vez más grande. más grande—¿Ves cómo el buzo en la superficie llena cada vez menos? Pero a diferencia de una ventana o cualquier otra cosa en tierra firme, su angular El tamaño, tal como lo percibe el ojo, permanece igual a medida que aumenta la distancia.
¡Misterios de las profundidades! Hay una física hermosa detrás de todo esto, así que investiguemos, ¿de acuerdo?
Refracción y ley de Snell
Como la luz es una onda electromagnética, no necesita un medio para “transmitirse” (a diferencia del sonido). Eso significa que puede viajar a través del espacio vacío, como lo hace la luz del sol, afortunadamente para nosotros. Como la luz viaja a una velocidad de 3 x 108 metros por segundo, este viaje del Sol a la Tierra dura unos ocho minutos.
Pero algo ocurre cuando la luz entra en un medio transparente como nuestra atmósfera: se ralentiza. El aire la ralentiza solo un 0,029 por ciento, pero cuando entra en el agua pierde alrededor del 25 por ciento de su velocidad. Es como cuando se reduce la velocidad cuando se corre de la playa al océano, porque el agua es más densa que el aire.
Esta diferencia de velocidad varía para diferentes medios y se describe por su índice de refracción (norte), que es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad en un material determinado. Cuanto mayor sea el índice de refracción, más lento viaja la luz en ese medio. En el aire, norte = 1,00027. En agua, norte = 1,333. En vidrio, norte = 1,5
Pero aquí está el asunto: cambiar la velocidad también provoca que dirección La luz cambia. Eso es lo que queremos decir con “refracción”. Lo vemos cuando miramos una pajita en un vaso de agua: la parte de la pajita que está debajo del agua no coincide con la parte que está arriba. ¿Por qué? La desviación de la luz de la parte debajo del agua hace que la veamos en un lugar donde no está.
