Las flechas que giran solas - Ilusión óptica

¿Sabías que con sólo un poco de agua puedes hacer que dos flechas dibujadas en un papel cambien de sentido? ¡Sin tocarlas! Descubre cómo hacer esta sencilla ilusión óptica que sorprenderá a niños y mayores ;)

Materiales:

- Un vaso grande transparente.

- Agua.

- Un trozo de papel con dos flechas en la misma dirección (puedes hacerlas a mano o imprimirlas).

Procedimiento:

Lo primero que tenemos que hacer es colocar el papel con las flechas en vertical, de forma que las dos señalen hacia uno de los lados. Para ello, lo mejor es recortar las flechas dentro de un rectángulo que podamos poner en pie con ayuda de algún soporte.

El siguiente paso es colocar el vaso enfrente de las flechas, a unos 5 ó 6 centímetros. Nosotros tenemos que colocar los ojos a la altura del vaso y ver perfectamente las dos flechas en su interior.

Una vez esté todo colocado, tenemos que empezar a echar poco a poco agua en el vaso, sin movernos de nuestro punto de vista (para ello, lo mejor es que sea otra persona la que eche el agua). Cuando el agua cubra la primera flecha por completo, observaremos que ésta ha cambiado de sentido. Si seguimos echando agua, las dos flechas acabarán apuntando hacia el lado contrario. Impresionante, ¿verdad?Explicación:

Lo que ha ocurrido no es más que una ilusión óptica: las flechas no han cambiado de dirección realmente, sino que las vemos al revés. ¿Por qué? Pues porque el vaso, al echarle agua, se ha convertido en una especie de lente convergente, como las lupas, que lo que hace es proyectar la imagen dada la vuelta.

Este efecto ya lo hemos visto también en el proyector casero para el móvil que hicimos, en el que teníamos que dar la vuelta a la pantalla para poder ver la imagen correctamente.

Experimento sobre lentes convergentes

Una lente convergente se refiere a una lente convexa que se estrecha hacia los bordes y es más gruesa en el centro. Estas lentes causan que los rayos de luz giren hacia los otros y converjan en un solo punto después de que pasan a través de la lente. Este objetivo es contrario al de una lente cóncava, que hace que los rayos de luz se dispersen o se separen. Cuando la lente es convexa, los rayos de luz pasan a través de la lente y se concentran en un único punto. La distancia desde la lente al punto en el que convergen los rayos de luz se denomina distancia focal de la lente.

Simple experimento de aumento

Los estudiantes pueden tomar un poco de plástico y colocarlo sobre un trozo de papel impreso, a continuación, poner una gota de agua en el plástico. La gota de agua actúa como una lente convexa. Mientras el estudiante desliza el plástico a lo largo de la superficie del papel, el agua aumenta las palabras impresas. Este efecto se puede comparar con lo que sucede cuando una lupa se utiliza para ver un objeto. La gota de agua y la lupa funcionan de manera similar, ya que ambas son lentes convergentes.

La imagen invertida

La parte frontal del ojo humano es una lente convergente. Cuando la imagen de un objeto pasa a través de la lente del ojo, la imagen se invierte y entra en el foco en la parte posterior del globo ocular. Este fenómeno se puede observar en el siguiente experimento: En primer lugar, los estudiantes deben hacer la sala de clase lo más oscura posible, bajando las persianas. Luego, los estudiantes bloquean una ventana con cartulina negra densa. Ponen un pequeño agujero de 1/4 de pulgada (0,64 cm) en el papel negro, y mantienen una cartulina blanca densa contra el agujero de alfiler. A medida que el papel se aleja lentamente del agujero, una imagen del mundo fuera de la ventana aparece en la cartulina blanca, como una imagen proyectada. Sin embargo, esta imagen se invertirá.

Experimento de distancia focal

Mientras que la distancia de la lente al punto en el que los rayos de luz entran al foco cambia de lente a lente, los estudiantes pueden realizar experimentos para entender el concepto de una longitud focal. El profesor proporciona una lente biconvexa, una lente convexa y una lente plano-convexa, y un soporte que sujete la lente paralela a una fuente de luz intensa, a veces llamada una caja de rayo. En un cuarto oscuro, la caja de rayos se activa, y la fuente de luz apunta a la lente convexa. Los estudiantes sostienen una cartulina blanca densa en el otro lado de la lente, y pasan la cartulina lo más cerca de la lente, y luego se alejan de la lente hasta que los rayos de luz de la fuente de luz se enfoquen en un solo punto en la cartulina. La longitud entre la lente y la cartulina se llama la distancia focal. La distancia focal cambia entre las lentes, debido a sus diferentes formas.

La concentración de energía de luz

Los rayos de luz que viajan desde el sol a la tierra están viajando en paralelo entre sí en el momento en que lleguen a la tierra. Cuando los rayos de luz pasan a través de una lente convexa, que se doblan, y convergen en un solo punto, llamado punto focal. En este punto, la energía de los rayos de luz también se concentra, y se puede utilizar para realizar trabajo. En un día soleado, los estudiantes pueden descubrir este principio mediante el uso de una lupa con el sol. Al centrar la energía solar térmica en una hoja seca o papel, los estudiantes pueden establecer fuego en el elemento utilizando únicamente la energía del sol. Los estudiantes ponen un elemento inflamable bajo la lupa, y ajustan su altura hasta que la energía del sol se concentre en un pequeño punto. Este experimento debe realizarse bajo supervisión de un adulto.