21/08/2010

DOBLE CIEGO : Espejismos.

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Todos notamos alguna vez, cuando íbamos en coche por la ruta un día de verano, que la ruta parece estar "mojada" algunos metros adelante. Esta ilusión es conocida como espejismo.

Los espejismos son consecuencia de la variación del índice de refracción del aire con la temperatura. Cuando un rayo de luz atraviesa la interfase entre dos medios con distinto índice de refracción, la dirección de propagación cambia, en una cantidad determinada por la ley de Snell. Si nos imaginamos un medio con un índice de refracción estratificado entonces es fácil imaginarse que, al ingresar la luz a este medio, su dirección de propagación irá variando en forma progresiva a medida que atraviese las distintas interfases.



Si  ahora en lugar de ser un medio estratificado, pensamos en un índice de refracción que varía en forma contínua, entonces veríamos que el rayo describe una trayectoria contínua, suave y sin quiebres. Es esto, precisamente, lo que sucede con el aire sobre la ruta. Cerca del asfalto, el aire está a una alta temperatura, la cual cae rapidamente a medida que aumenta la altura. Dado que en condición estacionaria la temperatura del aire varía en forma contínua, también lo hace su índice de refracción, por lo que un rayo de luz que ingrese en la capa de aire sobre el asfalto seguirá una trayectoria curva. Los detalles sobre la propagación del rayo de luz en un medio con estas características están bastante bien explicados en esta página.

Supongamos que delante nuestro tenemos un objeto de cierta altura (mayor a la altura límite del gradiente de temperatura), reflejando la luz que le llega del sol. La luz es reflejada en mútiples direcciones. Los rayos que salen directamente hacia nosotros sufren una desviación despreciable y nos permiten formar la imagen de dicho objeto. Pero los rayos que salen en dirección al suelo son desviados en forma tal que se tuercen hasta quedar en dirección a nosotros. Esto provoca que observemos una imagen virtual del objeto que se encuentra por debajo del suelo, la cual es distorsionada, puesto que la forma en que se desvían los rayos dependerá de la forma en la que incidan sobre la capa de aire caliente, lo que implica que los rayos salientes de un punto en común en el objeto no serán convergentes depués de ser desviados. Como resultado de todo esto, lo que obtenemos es la superposición de la imagen real del objeto en cuestión, con la imagen virtual y distorsionada debida al aire cerca del suelo.




En este caso, la capa de aire a mayor temperatura se encuentra a mayor altura, produciendo desviaciones en sentido inverso.

Y por último un caso en el que no hay un gradiente de temperaturas uniforme, sino una estratificación con discontinuidades en temperatura.