¿La luz dobla? Snell te explica por qué.

Muchas veces escuchamos el dicho “se dobla pero no se rompe”. La luz tiene la capacidad de “doblar”. Para entender por qué tenemos que hacernos algunas preguntas antes.

Normalmente pensamos que el aire no influye para nada en la forma en la que suceden las cosas. Esto es incorrecto. El aire influye sobre la transmisión de la luz así como cualquier otro material. Cuando decimos que los materiales influyen sobre la transmisión de la luz, debemos tener en cuenta que lo que se modifica es la velocidad de la luz. ¿Cómo puede ser? ¿La velocidad de la luz no es única y constante?

La respuesta es que no. La velocidad de la luz cambia dependiendo del medio en el que la luz se transmite. Normalmente, tendemos a pensar que la velocidad de la luz en el vacío (denotada como “c” ) es la única velocidad de la luz. Sin embargo, la correcta expresión de la velocidad de la luz surge de la siguiente ecuación:

Vp . n =  c

Donde Vp es la velocidad de la luz en el medio particular, n es el índice de refracción y c es la velocidad de la luz en el vacío.

Todo muy lindo pero ¿qué es el índice de refracción? El índice de refracción surge de mediciones experimentales. Es el número que surge del cociente entre Vp y c, al medir experimentalmente la velocidad en el medio. Lógicamente, el indice de refracción para el vacío es 1 (Vp=c). Pero los demás materiales, incluyendo al aire, poseen un índice de refracción distinto. Abajo mostramos una tabla con los índices de refracción según el material.

Material	Índice de refracción
Vacío	1
Aire (*)	1,0002926
Agua	1,3330
Acetaldehído	1,35
Solución de azúcar (30%)	1,38
1-butanol (a 20 °C)	1,399
Glicerina	1,473
Heptanol (a 25 °C)	1,423
Solución de azúcar (80%)	1,52
Benceno (a 20 °C)	1,501
Metanol (a 20 °C)	1,329
Cuarzo	1,544
Vidrio (corriente)	1,52
Disulfuro de carbono	1,6295
Cloruro de sodio	1,544
Diamante	2,42
(*) en condiciones normales de presión y temperatura (1 bar y 0 °C)

La ley de Snell nos ayuda a calcular qué ocurrirá con los rayos de luz después de que sucede el cambio de medio. Existen dos tipos de rayos: los reflejados y los refractados. Los rayos que se reflejan, lo hacen con el mismo ángulo que el rayo incidente. Los rayos refractados varían dicho ángulo respecto de la normal (ver imagen abajo).

Es por eso que la luz “dobla” o, mejor dicho, cambia su trayectoria respecto de la normal. Para entender un poco más sobre el cálculo y la resolución de ejercicios les dejamos nuestro video sobre la Ley de Snell.

Experimento con hidróxido de sodio y fenolftaleína.

Experimento casero ácido base con hidróxido y fenolftaleína.

Este experimento casero se trata de una típica reacción ácido-base. El hidróxido de sodio (también conocido como soda cáustica o sosa) es una base fuerte, una sustancia que tiene la capacidad de tomar un protón fácilmente. Cuando se mezcla con un ácido, se forma una sal y agua en la reacción de neutralización. Podemos escribir la siguiente reacción general de neutralización:

Para este caso en particular, lo que tenemos es a la fenolftaleína actuando como ácido. Ustedes se preguntarán ¿qué es la fenolftaleína? La fenolftaleína es una sustancia química que tiene la particularidad de tener distinta coloración al cambiar entre su forma ácida y su forma básica. La fenolftaleína es una molécula orgánica aromática sustituida en varias posiciones. La coloración rosada que tiene en su forma básica se debe a la conjugación de enlaces dobles que se obtiene al desprotonarse el grupo fenol.

      Forma Ácida                                                  Forma básica
          Incolora                                                          Rosada

Al agregar hidróxido de sodio (NaOH) lo que estamos haciendo es desplazar el equilibrio químico hacia la forma básica de la fenolftaleína. La especie reactiva del hidróxido es el ión oxhidrilo (OH^- ) que se libera cuando disolvemos el hidróxido de sodio en agua. Por eso es tan importante disolver bien las lentejas del hidróxido. Cualquier base fuerte logra el mismo efecto. Entre las cosas básicas que podemos tener a mano en casa están: los detergentes, la lavandina o lejía, el carbonato de sodio, cal muerta (hidróxido de calcio), entre otros.
La fenolftaleína es usada normalmente en los laboratorios como indicador ácido-base ya que podemos evidenciar, por el cambio de color, que ocurrió una neutralización en el medio. Debido a su intenso color es posible ponerla en pequeñas cantidades. De este modo cuando se neutralice todo el ácido (por ejemplo HCl) se neutralizará la pequeña cantidad de fenolftaleína indicando que se llegó al punto final de la neutralización o titulación. Existe una gran cantidad de indicadores ácido base que nos permiten, además de trabajar en el laboratorio, hacer experimentos divertidos.