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¿Por qué una ventana normal no produce un arco iris aparente?

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Solución:

Crea el arcoíris, pero es casi imposible notarlo.

Cuando se cambia la dirección de la luz en la interfaz vidrio-aire, siempre hay una dispersión: la luz con una longitud de onda diferente se refractará en un ángulo diferente y, por lo tanto, creará un arco iris.

El problema es que cuando la luz golpea la segunda interfaz vidrio-aire, el ángulo de incidencia es opuesto y la dispersión se compensa casi perfectamente, y esta recombina la luz en un haz blanco. En este haz recombinado no hay diferencia angular para diferentes colores, solo un ligero desajuste lateral, por lo que apenas se puede ver el arco iris en los bordes afilados del haz de luz, pero los colores ya no divergen.

Todavía puede notar el arco iris si toma un vidrio muy grueso (~ 50 mm) y un haz muy estrecho y perfectamente colimado (<0,05 mm). Aquí puedes ver simulación con dispersión exagerada:

Dispersión plana

En un prisma, donde los ángulos de incidencia para la primera y la segunda refracción son muy diferentes, esta compensación no funciona y uno puede ver el arco iris mucho más fácilmente, ya que ahora hay una diferencia angular entre los diferentes colores.

Dispersión de prisma

Los paneles de vidrio de una ventana en realidad no desvían la luz en función de su índice de refracción (al menos no en una aproximación razonable).

Refracción en bloque de vidrio

La imagen muestra que si haces brillar un rayo en un rectángulo perfecto, la luz sale paralela al rayo incidente. Por lo tanto, no obtiene dispersión, porque no se está causando una desviación neta. (Para mayor claridad: hay desviación en cada plano, simplemente se cancela. Esta desviación es diferente para cada longitud de onda, por lo que hay un pequeño cambio de traslación debido a la longitud de onda. Pero no hay desviación angular como en un prisma).

Por supuesto, las ventanas no tienen lados perfectamente paralelos, y si los extendieras lo suficiente eventualmente se encontrarían. Como tal, una ventana parece un prisma con un ángulo de vértice muy pequeño $A$.

Combinando las respuestas de BarsMonster y jacob1729, y el comentario de UKMonkey, cuando la luz golpea la interfaz aire-vidrio, las diferentes frecuencias de la luz se refractan en diferentes ángulos y luego hay dispersión en todo el espesor del vidrio. Si los lados del vidrio son paralelos, entonces la refracción en la interfaz vidrio-aire en el otro lado será opuesta a la refracción original y no habrá más dispersión; es decir, habrá dispersión sólo dentro del espesor del vidrio.

Con un prisma, por otro lado, los lados no son paralelos sino que forman ángulos opuestos a la base. Debido a esto, la refracción en la interfase vidrio-aire refuerza, en lugar de anular, la de la interfase aire-vidrio. Por tanto, la dispersión continúa después de que la luz abandona el prisma.

Además, un prisma es más grueso pero más corto que una ventana (generalmente). Es decir, hay una sección transversal más pequeña de luz que atraviesa más vidrio. Con más dispersión y un haz más pequeño, el prisma puede separar los diferentes colores en un espectro. Una ventana, por el contrario, tiene un gran haz con poca dispersión, por lo que los diferentes colores se superponen entre sí.

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