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Pregunta nº 62 (22/7/00)

¿A qué se debe el espectro de colores que vemos en la superficie de un CD?

 ¿y en las pompas de jabón, o en un charco de gasolina sobre una calle mojada?

 


Las respuestas:

 

APO

 La explicación a estos fenómenos se encuentra en el estudio de la luz. Como es sabido, toda onda electromagnética (la luz no es solo aquello que nos hace ver) lleva asociada una frecuencia que según el valor que tenga dentro del espectro podrá será una onda de radio, luz visible, microondas... Estas ondas tienen además una fase (esto se refiere al valor de amplitud en un tiempo t). Debido a su comportamiento ondular, dos ondas de luz de igual frecuencia pueden, al sumarse, dar varias respuestas. Si la fase es la misma, la amplitud de la onda resultante es la suma de las dos amplitudes. De igual forma, si están desfasadas 180 grados, la onda resultante será de amplitud cero. Esta característica es utilizada en los lasers, haciendo que la amplitud de la onda resultante sea lo mas grande posible mediante la suma de muchas ondas de igual frecuencia y fase. Es necesario saber que la luz blanca contiene en distintas cantidades todos los colores del espectro y que cada color tiene su frecuencia asociada. Es bueno saber que el ojo humano es sensible solo a una pequeñísima parte del espectro y además necesita cierta amplitud de señal para poder ver dicha onda. 

Sabiendo esto, podemos pasar a ver el porque del efecto óptico sobre los CD's. 

Cuando un rayo de luz (no puntual) choca contra una superficie especular (un espejo o un metal pulido), el rayo reflejado es igual al incidente por lo que un ojo que recibiera dicho rayo, vería luz blanca. Esto es porque la superficie refleja de igual forma todas las ondas que componen la luz blanca. Si mediante algún artilugio pudiésemos modificar los componentes de este rayo, el ojo vería un color distinto al blanco. Para, por ejemplo, ver el verde deberemos hacer que solo se reflejen las ondas que llevan asociada la frecuencia del verde o, y aquí esta la clave, desviar las que no lo son para que donde esta el ojo solo lleguen las del verde. El artilugio que se usa para desviar estas ondas es una red de difracción. Una red de difracción aprovecha las fases de las ondas para hacer que el haz se disperse en ángulos distintos para cada color. Si ahora observamos un CD al microscopio, veremos que es muy parecido a una red de difracción con partes que reflejan y partes que no, de ahí que al ser iluminado con luz blanca (basta con que no sea monocromática) se observe en su superficie esta dispersión de ondas variando simplemente el Angulo de visión.

 El caso de las pompas de jabón y la gasolina o aceite en los charcos es parecido solo que en vez de surcos hay moléculas distribuidas de una forma o de otra. Debemos ver las pompas y la gasolina como una superficie de cierto espesor. Este espesor no es el mismo en toda la superficie y aunque solo tiene unas micras es mas que suficiente. Imaginemos una caja transparente llena de canicas, estas hacen las veces de los átomos que forman las pompas de jabón y gasolina. Ahora imaginemos un rayo de luz que choca contra estos átomos, algunos rayos serán reflejados al chocar contra los átomos, otros atravesarán la capa de jabón o gasolina. Según la distancia entre átomos (tipo de sustancia) y el espesor de las capas se producirán distintos ángulos de reflexión para cada color, pudiéndose observar el efecto de dispersión de colores en dichas superficies.

 

 Frank Einstein

Cuando vemos un arco iris en una mancha de gasolina sobre el agua o en
una burbuja estamos asistiendo a una fenómeno de interferencia
constructiva de ondas. La luz es -entre otras cosas- una onda y se
comporta como tal. Cuando incide en una mancha de gasolina hay dos
superficies que la reflejan, una la superficie de la gasolina, y otra la
superficie del agua que está debajo de la gasolina. De este modo llegan
a nuestros ojos dos ondas. Si estamos en el lugar apropiado para que
interfieran constructivamente veremos una onda suma que corresponderá a
un determinado color. En teoría deberíamos ver todo el arco iris.

 
 Han dado también respuestas correctas :  jmjpaton,
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