Prisma (óptica) para niños

En óptica, un prisma es un objeto especial que puede hacer varias cosas con la luz. Puede doblar la luz (esto se llama refracción), reflejarla y también separar la luz blanca en todos los colores del arcoíris.

La mayoría de los prismas ópticos tienen la forma de un prisma triangular, por eso se llaman así. En geometría, un prisma es una figura con dos lados iguales y paralelos (llamados bases) y varios lados planos que los conectan.

¿Qué es un Prisma Óptico?

Un prisma óptico es una pieza de material transparente, como el vidrio, que tiene superficies planas y pulidas. Estas superficies están diseñadas para desviar la luz de una manera específica.

Descomposición de la luz al atravesar un prisma.

Dispersión en prisma.

Animación esquemática de un haz continuo de luz dispersado por un prisma. El haz blanco representa muchas longitudes de onda de luz visible, de las cuales se muestran 7, al atravesar un vacío a la misma velocidad c. El prisma hace que la luz se ralentice, curvando su camino por el proceso de refracción. Este efecto es más pronunciado en las longitudes de onda más cortas (como el extremo violeta) que en las longitudes de onda más largas (como el extremo rojo), dispersando así los componentes. Al salir del prisma, cada componente vuelve a la misma velocidad original y se refracta nuevamente.

Historia de los Prismas

Los prismas se conocen desde hace mucho tiempo. En la Antigua Roma, ya se hablaba de un "cristal triangular" que podía transformar la luz del sol en un arcoíris. El escritor Plinio el Viejo mencionó esto en sus escritos.

También se han encontrado cuentas de vidrio con forma de prisma en sitios arqueológicos de la Edad de Hierro en Tailandia. Estas cuentas eran transparentes y estaban cortadas para parecerse a cristales naturales.

El filósofo Séneca también habló de varillas de vidrio que se usaban para crear arcoíris. Sin embargo, en esa época, la gente pensaba que los colores del arcoíris eran solo "colores falsos" o mezclas de luz y sombra.

Fue en 1275 cuando un científico llamado Vitellion reprodujo este fenómeno. Llenó un prisma con agua y, al pasar la luz a través de él, la luz se separó en colores.

¿Cómo Isaac Newton Entendió los Colores?

Los prismas utilizados por Fraunhofer para descubrir y contar las líneas Fraunhofer, que desde entonces se han utilizado como longitudes de onda de referencia.

Aunque los prismas se conocían, nadie entendía realmente por qué la luz blanca se separaba en colores. Se creía que el prisma "modificaba" la luz.

No fue hasta el siglo XVII que Isaac Newton realizó experimentos clave. En lugar de solo mirar los colores, Newton se centró en cómo el rayo de luz se doblaba al salir del prisma. Descubrió que la luz blanca no era "pura", sino que estaba compuesta por muchos colores diferentes. Cada color se doblaba de manera diferente al pasar por el prisma. Esto demostró que el prisma no creaba los colores, sino que los separaba porque cada color tiene propiedades distintas.

Gracias a estos experimentos, también se entendió por qué los telescopios a veces mostraban los colores un poco borrosos (un problema llamado aberración cromática).

Un prisma del siglo XVIII (Museo de Ciencias de la Universidad de Göttingen).

¿Cómo Funciona la Luz en un Prisma?

Cuando la luz pasa del aire al vidrio de un prisma, su velocidad cambia. Esto hace que la luz se desvíe de su camino original. Este fenómeno se explica con la ley de Snell.

La cantidad de luz que se dobla o se refleja depende de varios factores:

• El ángulo en que la luz entra al prisma.
• Las propiedades del material del prisma (su índice de refracción).
• Las propiedades del aire.

Tipos de Prismas Ópticos

Existen diferentes tipos de prismas, cada uno con un uso específico:

• Prismas reflectantes: Solo reflejan la luz. Son útiles en instrumentos como los prismáticos o monoculares.
• Prismas dispersivos: Separan la luz en los colores del arcoíris. Esto ocurre porque cada color (o longitud de onda) se dobla de manera diferente al pasar por el prisma. Por ejemplo, la luz azul se dobla más que la luz roja.
• Prismas polarizadores: Separan la luz en componentes según su polarización.

Prismas Reflectantes: Para Ver Mejor

Los prismas reflectantes se usan para cambiar la dirección de la luz, voltear imágenes, invertirlas o desviarlas. Son muy comunes en los binoculares y en las cámaras réflex. Sin ellos, la imagen que verías estaría al revés.

Estos prismas suelen estar hechos de vidrio óptico de alta calidad. Utilizan un efecto llamado reflexión total interna, que hace que la luz se refleje casi perfectamente dentro del prisma. Esto significa que se pierde muy poca luz, mucho menos que con los espejos normales.

Algunos ejemplos de prismas reflectantes son:

• Prisma de Porro
• Pentaprisma
• Prisma de Dove

Prismas Dispersivos: El Arcoíris en tus Manos

Comparación de los espectros obtenidos de una rejilla de difracción por difracción (1), y de un prisma por refracción (2). Las longitudes de onda más largas (rojo) se difractan más, pero se refractan menos que las longitudes de onda más cortas (violeta).

Los prismas dispersivos son los que se usan para dividir la luz en sus colores. La luz blanca es una mezcla de diferentes colores (o frecuencias), y cada color se desvía un poco diferente al pasar por el prisma. La luz azul se dobla más que la luz roja porque viaja más lento dentro del material del prisma.

Algunos ejemplos de prismas dispersivos son:

• Prisma triangular
• Prisma de Amici
• Prisma de Pellin-Broca

Aunque la capacidad de separar la luz en colores es la característica más famosa de los prismas, no es su uso más común en la práctica.

Prismas para Dividir Haces de Luz

Algunos prismas se usan para dividir un haz de luz en dos o más partes. Esto se logra colocando capas muy delgadas de materiales especiales en la superficie del prisma.

Estos prismas son muy útiles porque protegen las capas delgadas y ofrecen una mayor estabilidad.

Prismas Polarizadores: Controlando la Luz

Los prismas polarizadores usan una propiedad de la luz llamada birrefringencia para dividir un haz de luz en componentes con diferente polarización. Esto significa que pueden separar la luz según la dirección en que vibran sus ondas.

Estos prismas son muy eficientes y tienen muy pocas pérdidas de luz. Suelen estar hechos de materiales cristalinos como la calcita o el cuarzo.

Algunos ejemplos de prismas polarizadores son:

• Prisma de Nicol
• Prisma de Glan-Foucault
• Prisma de Wollaston

Depolarizadores: Desordenando la Luz

También existen cristales que, al unirse, pueden hacer que la luz parezca "despolarizada". Esto significa que la luz pierde su organización en cuanto a la dirección de sus ondas.

Usos Creativos en Fotografía

El uso de prismas se ha vuelto muy popular en la fotografía creativa. A esta técnica se le llama a veces prisming. Los fotógrafos usan prismas para crear efectos de luz interesantes, como rayos de colores del arcoíris o reflejos de tonos blancos, azules o anaranjados. Estos efectos dependen de la luz ambiental y de la hora del día.

Esta técnica se usa mucho en la fotografía de retrato y en la fotografía artística, especialmente en eventos como bodas. Un fotógrafo famoso que usa esta técnica es Sam Hurd, quien ha retratado a personas conocidas.

Otros Temas Relacionados

• Dispersión refractiva
• Polarización electromagnética
• Ley de Snell
• Refracción
• Índice de refracción
• Espectro visible
• Fotografía academicista
• The Dark Side Of The Moon

Véase también

En inglés: Prism (optics) Facts for Kids