14. Un alfiler invisible

Hinque usted un alfiler en una rodaja de corcho y póngala, con el alfiler hacia abajo, sobre la superficie del agua que hay en una escudilla.

Aunque la rodaja no sea demasiado grande, por mucho que incline usted la cabeza no logrará ver el alfiler, a pesar de que al parecer sea suficientemente largo para que el corcho no pueda ocultarlo a su vista (Figura 117).

¿Por qué no llegan los rayos de luz desde el alfiler hasta su ojo? Porque experimentan lo que se llama en Física "reflexión, total".

Figura 117. Experimento con el alfiler invisible debajo del agua,

Recordemos en qué consiste este fenómeno.

Figura 118. Varios casos de refracción de un rayo al pasar desde el agua al aire. En el II caso el rayo incide formando el ángulo límite con la perpendicular de incidencia y sale del agua rasando su superficie. El III caso representa la reflexión total.

En la Figura 118 se puede ver el camino que siguen los rayos que pasan del agua al aire (o en general, de un medio más refringente a otro menos refringente) y al contrario. Cuando los rayos van del aire al agua se aproximan a la "normal de incidencia"; por ejemplo, un rayo que incida sobre el agua formando un ángulo p con la normal al plano de incidencia entrará en ella formando un ángulo a, menor que b (Figura 118, I; considerando las flechas dirigidas en sentido contrario). Pero, ¿qué ocurre cuando el rayo incidente "resbala" por la superficie del agua e incide en ella formando con la normal un ángulo casi recto? Este rayo penetra en el líquido formando un ángulo menor que el recto cuyo valor es de 48°30'.

Figura 119. Los rayos que salen del punto P formando con la perpendicular de incidencia un ángulo mayor que el limite (que para el agua es igual a 48'/2 grados) no salen del agua, se reflejan totalmente hacia adentro.

Ningún rayo puede entrar en el agua formando un ángulo mayor de 48°30' con la normal, éste es el ángulo "límite" para el agua. Estas correlaciones son bastante simples y hay que procurar asimilarlas bien para poder comprender las consecuencias tan inesperadas e interesantes que se deducen de la ley de la refracción y que vamos a examinar acto seguido.

Figura 120. El arco de 180° del mundo exterior se reduce hasta 97° para el observador que está dentro del agua; esta reducción es tanto mayor cuanto más lejos se encuentra la parte del arco del punto del cenit (0°).

Acabamos de saber que el conjunto de todos los rayos que inciden sobre el agua formando con la normal todos los ángulos posibles, una vez dentro de ella se "comprimen" dando lugar a un cono bastante estrecho cuyo ángulo de abertura es igual a 48°30'+48°30'=97°. Veamos ahora lo que ocurre cuando los rayos van en sentido contrario, es decir, del agua al aire (Figura 119). Según las leyes de la Óptica los caminos que siguen estos rayos son los mismos que en el caso anterior, pero en sentido contrario, y todos los rayos comprendidos en el cono de 97° saldrán al aire formando ángulos diferentes, que se distribuirán entre los 180° del espacio que hay sobre el agua.

Pero, ¿adónde irá a parar cualquier rayo que procediendo de debajo del agua no se encuentre dentro del cono de 97°? Pues, resulta que este rayo no saldrá del agua, sino que se reflejará totalmente en su superficie como en un espejo. En general, todo rayo luminoso procedente del interior del agua que incida en la superficie de ésta formando un ángulo mayor que el "límite" (es decir, mayor de 48(30') no se refractará, sino que se reflejará, experimentando lo que según los físicos se llama la "reflexión total"[6].

Si los peces estudiaran Física, la parte fundamental de la Óptica sería para ellos la que estudia la "reflexión total", puesto que en su visión submarina desempeña un papel de primera importancia.

El hecho de que muchos peces tengan color plateado guarda probablemente relación con las peculiaridades de la visión submarina. Los zoólogos opinan que este colorido es el resultado de la adaptación de los peces al color de la superficie del agua que los cubre. Cuando se mira desde abajo, como ya sabemos, la superficie del agua parece un espejo, debido a la "reflexión total". Sobre un fondo como éste los peces de color plateado pasan inadvertidos a la vista de los peces carnívoros que los persiguen.