Clase PAES: Colores y dispersión

Objetivo de la clase

Explicar la formación de colores por reflexión, transmisión y mezcla, y el fenómeno de dispersión de la luz blanca, para resolver preguntas de selección múltiple similares a las evaluadas en PAES.

10 minInicio

Activación vinculada a la PAES

Proyecte este ítem DEMRE:

Una persona lee que el índice de refracción de un material no es constante, sino que depende de la frecuencia del rayo incidente. ¿Cuál acción experimental provee evidencia de este hecho? (DEMRE 2025)

A) Dirigir el haz de un puntero láser desde el agua hacia el aire.

B) Dirigir un haz de luz blanca hacia un prisma.

C) Observar espejismos en la calle en un día caluroso.

D) Corroborar que distintas lentes tengan distintas distancias focales.

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B. La dispersión de la luz blanca en el prisma muestra que \(n\) depende de la frecuencia (cada color se desvía distinto). A usa un solo \(\lambda\); C es un gradiente térmico; D compara geometría de lentes, no \(n(f)\).

Preguntas breves

¿De qué color se ve una manzana roja bajo luz verde? ¿Qué hace un filtro azul? ¿El negro es un color del espectro o ausencia de reflexión visible?

Conceptos previos clave

Luz blanca, color de un objeto y filtros

La luz blanca (sol, muchas lámparas) es una mezcla de longitudes de onda del visible. El color que percibimos depende de qué \(\lambda\) llegan al ojo.

Situación	Qué ocurre	Color percibido
Objeto opaco	Refleja algunas \(\lambda\) y absorbe otras.	El de las \(\lambda\) reflejadas.
Filtro o vidrio de color	Transmite algunas \(\lambda\) y absorbe el resto.	El de las \(\lambda\) transmitidas.
Objeto negro	Absorbe gran parte del visible.	Negro (poca luz reflejada).
Objeto blanco	Refleja gran parte del visible.	Blanco bajo luz blanca.

Idea PAES: el color no “está guardado” en el objeto de manera absoluta: depende de la iluminación y de qué \(\lambda\) se reflejan o se transmiten.

20 minDesarrollo 1

Mezcla aditiva y filtros

Síntesis aditiva (luces)

Primarios habituales: rojo, verde y azul (RGB).
Rojo + verde \(\rightarrow\) amarillo.
Rojo + azul \(\rightarrow\) magenta.
Verde + azul \(\rightarrow\) cian.
Los tres a intensidad comparable \(\rightarrow\) blanco.

Es el principio de pantallas y proyectores.

Filtros

Un filtro rojo bajo luz blanca deja pasar principalmente el rojo. Si se ilumina un objeto que solo refleja verde, el filtro rojo no le entrega verde: el objeto se ve oscuro.

Luz verde + objeto rojo (absorbe verde) \(\rightarrow\) se ve negro o muy oscuro.

Los pigmentos (pinturas) actúan de modo sustractivo: cada pigmento absorbe parte del espectro. Mezclar pigmentos no es idéntico a mezclar luces de un televisor.

20 minDesarrollo 2

Dispersión

La dispersión es la separación de la luz blanca en sus colores porque el índice de refracción del medio depende de \(\lambda\). En el vidrio habitual, el violeta se desvía más que el rojo.

Fenómeno	Mecanismo
Prisma	Dos refracciones; \(n(\lambda)\) distinto para cada color.
Arcoíris	Refracción, reflexión interna y dispersión en gotas de agua.
Destellos de un diamante	Alto \(n\) y fuerte dispersión (“fuego”).

Si un segundo prisma se orienta de modo de recombinar el espectro, se puede recuperar luz blanca: los colores ya estaban en el haz original.

Error frecuente: decir que el prisma “pinta” o “genera” colores. Separa componentes que ya viajaban juntas.

30 minTrabajo de estudiantes

Ejercicios tipo PAES

Varios ítems son preguntas DEMRE (PAES/PSU) reunidas en Moraleja, Cap. 1 Ondas y sonido y Cap. 2 Luz.

1. Una persona lee que \(n\) de un material depende de la frecuencia. ¿Qué acción provee evidencia de este hecho? (DEMRE 2025)

A) Dirigir el haz de un puntero láser desde el agua hacia el aire.

B) Dirigir un haz de luz blanca hacia un prisma.

C) Observar espejismos en la calle en un día caluroso.

D) Corroborar que distintas lentes tengan distintas distancias focales.

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B. Dispersión: \(n=n(f)\). A es monocromático; C no aísla \(n(\lambda)\); D es otra variable.

2. Un estudiante ilumina un mismo objeto con distintas ondas del visible para ver cómo afecta el color de la luz al color del objeto. ¿Cuál hipótesis es la más acorde? (Evaluación Moraleja Cap. 2)

A) La longitud de onda de la luz que ilumina al objeto afectará al color de este.

B) La amplitud de la onda de luz afectará al color de este.

C) El tipo de onda (si es o no electromagnética) afectará al color de este.

D) La intensidad de la onda afectará al color de este.

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A. El color percibido depende de las \(\lambda\) que llegan y se reflejan. Amplitud e intensidad cambian el brillo, no el color espectral; C es trivial (toda luz visible es EM).

3. En un prisma de vidrio habitual, el color que más se desvía es:

A) rojo

B) amarillo

C) verde

D) violeta

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D. Mayor \(n\) para el violeta (menor \(\lambda\)).

4. Una hoja verde bajo luz blanca se ve verde porque:

A) emite luz verde propia en todo momento

B) absorbe solo el verde y refleja el resto

C) refleja principalmente el verde y absorbe gran parte del resto

D) convierte el rojo en verde

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C. Color opaco = \(\lambda\) reflejadas.

5. Un filtro rojo se ilumina con luz blanca. A través del filtro se ve:

A) principalmente rojo

B) el espectro completo

C) principalmente verde

D) negro siempre

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A. El filtro transmite el rojo y absorbe gran parte del resto.

6. En una pantalla RGB, rojo + verde + azul de intensidad similar produce:

A) negro

B) solo amarillo

C) cian, por mezcla sustractiva

D) blanco

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D. Síntesis aditiva de los tres primarios.

7. El orden habitual de un espectro de prisma (del menos al más desviado) es:

A) rojo … violeta

B) violeta … rojo

C) verde, rojo, violeta

D) solo blanco y negro

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A. Rojo se desvía menos; violeta, más.

8. Una manzana roja se ilumina solo con luz verde. Se espera que se vea:

A) roja brillante

B) verde

C) blanca

D) oscura o negra

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D. Absorbe el verde y no recibe rojo para reflejar.

9. El arcoíris se produce principalmente por:

A) refracción, reflexión interna y dispersión en gotas

B) una sola reflexión especular en las nubes, sin refracción

C) absorción total de la luz solar en las gotas

D) difracción de la luz solar en el polvo, sin gotas de agua

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A. Cada gota actúa como sistema óptico que dispersa la luz solar.

10. Rojo + verde en luces (aditivo) se percibe:

A) cian

B) amarillo

C) magenta

D) negro

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B. RGB: R+G = amarillo.

11. La dispersión ocurre porque:

A) \(c\) en el vacío depende del color

B) la amplitud fija el color

C) el índice de refracción del medio depende de \(\lambda\)

D) \(f\) cambia al entrar al prisma

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C. En el vacío \(c\) es la misma; en el vidrio \(n=n(\lambda)\).

12. Un segundo prisma puede recombinar el espectro en luz blanca. Eso muestra que:

A) los colores se crearon en el primer prisma

B) el blanco no contiene \(\lambda\) visibles

C) los colores ya eran componentes de la luz blanca

D) el segundo prisma absorbe el violeta

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C. Se separan y se vuelven a juntar las mismas componentes.

13. El “fuego” de un diamante se relaciona con:

A) un índice \(n\) independiente de \(\lambda\)

B) una fuerte dispersión (y alto \(n\))

C) fluorescencia del carbono, independiente de \(n\)

D) que no refracta la luz

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B. Alto \(n\) y marcada \(n(\lambda)\).

14. Un filtro verde frente a una lámpara blanca y un objeto que solo refleja rojo. El objeto se ve:

A) verde

B) oscuro

C) rojo

D) blanco

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B. El filtro no entrega rojo; el objeto no refleja verde.

15. Estudiantes hacen burbujas de agua con lavalozas y ven distintos patrones de colores. ¿De qué depende esa diferencia? (DEMRE 2025)

A) De la cantidad de jabón de la mezcla.

B) De la cantidad de agua de la mezcla.

C) De la temperatura ambiental del patio.

D) Del espesor de las burbujas.

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D. Interferencia en película delgada: el color depende del espesor (y de \(\lambda\)). A–C no son el mecanismo óptico del patrón iridiscente.

10 minCierre

Síntesis y ticket de salida

Pida a los estudiantes completar oralmente o por escrito estas ideas:

La luz blanca es una mezcla de \(\lambda\) del visible.
El color de un objeto opaco es el de las \(\lambda\) que refleja.
Un filtro transmite algunas \(\lambda\) y absorbe otras.
RGB aditivo: los tres primarios dan blanco.
Dispersión: \(n\) depende de \(\lambda\); el violeta se desvía más que el rojo en el vidrio.

Ticket PAES

¿Por qué una camiseta roja puede verse casi negra en un escenario iluminado solo con luces verdes?

Respuesta esperada

La tela absorbe el verde y necesitaría rojo para reflejar su color habitual. Como esa \(\lambda\) no llega, casi no hay luz visible hacia el ojo.

Distribución sugerida de los 90 minutos

Momento	Tiempo	Propósito
Inicio PAES	10 min	activar la idea de que el prisma separa, no crea
Color y filtros	20 min	reflexión, transmisión y RGB
Dispersión	20 min	prisma, arcoíris y \(n(\lambda)\)
Ejercitación	30 min	resolver y justificar preguntas tipo PAES
Cierre	10 min	sintetizar color + iluminación