¿Qué es un espejismo? ¿Cómo se formó?
Figura 1 En el aire cuya temperatura cambia con la altura, la luz sigue un camino curvo debido a la refracción.
Figura 2: El fenómeno de refracción cuando la luz viaja del vidrio al aire. Tenga en cuenta que el ángulo de incidencia i es menor que el ángulo de refracción r.
Figura 3 Cuando el ángulo incidente i es mayor que el ángulo crítico c, se produce una reflexión interna total.
Figura 4: El camino que sigue la luz cuando se produce un espejismo.
En el desierto, una persona perdida estaba escasa de agua y comida, y de repente vio un oasis, sin embargo, cuando se acercó, descubrió que era sólo un espejismo, y su alegría fue en vano. Aunque esta es una trama muy utilizada en las películas, los espejismos son reales. Son la naturaleza jugando con la magia de la luz sobre nosotros. Es causada por la refracción de la luz en el aire, junto con la reflexión interna total.
Si quieres entender la causa de los espejismos, primero debes entender por qué la luz se refracta en el aire. Resulta que el aire a diferentes temperaturas tiene diferentes índices de refracción, al igual que muchos medios diferentes. El aire cerca del suelo es más caliente y tiene un índice de refracción más bajo. Podemos pensar en el aire como muchas capas de medio, y cada capa tiene un índice de refracción diferente. Cuanto más cerca del suelo, menor es el índice de refracción. Por lo tanto, cuando la luz viaja en el aire, su trayectoria es como se muestra en la Figura 1.
Por otro lado, también necesitamos saber qué es la reflexión interna total. Si la luz entra al aire desde el vidrio en un ligero ángulo, parte de la luz se reflejará hacia atrás y parte de la luz se refractará y saldrá del vidrio. Dado que el índice de refracción del vidrio es mayor que el del aire, el ángulo de refracción siempre es mayor que el ángulo de incidencia (Figura 2). A medida que el ángulo de incidencia se hace cada vez mayor, la luz refractada se acercará cada vez más a la interfaz entre el aire y el vidrio. Hasta que el ángulo de incidencia sea mayor que el ángulo crítico, la luz solo se reflejará en lugar de refractarse. Este fenómeno se llama reflexión interna total (Figura 3).
La figura 4 muestra el camino que sigue la luz cuando se produce un espejismo. Supongamos que hay un oasis. La luz que emite en el punto A es refractada por el aire y toma una trayectoria curva. En el punto B se produce una emisión interna total de la luz, lo que hace que la luz se desplace hacia arriba. Después de eso, la luz es refractada nuevamente por el aire y finalmente la luz entrará en los ojos del observador que se encuentra en el punto C, ¡lo que le hará formar la ilusión de que el oasis está muy cerca de él! El hombre descubrió hace mucho tiempo la reflexión interna total y aplicó este fenómeno. Por ejemplo, las fibras ópticas, las cámaras réflex de un solo objetivo y los binoculares utilizan el principio de la reflexión interna total.