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Tema del día

Temporada 1 - Capítulo 2 - Los colores de la luz

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¿Qué es el láser? y ¿Qué es la Fibra óptica?

El láser

Un láser es un aparato que produce un tipo muy especial de luz. Su nombre proviene del inglés y significa amplificación de luz por emisión estimulada de radiación. Podemos imaginárnoslo como una superlinterna pero su luz se diferencia de la de la una linterna en tres aspectos básicos:

La luz láser es intensa. Esto es, que la luz está muy concentrada.

Los haces de luz del láser son estrechos y no se dispersan como los demás haces de luz. Esto permite que los haces de luz láser viajen grandes distancias sin desvanecerse en el recorrido.

La luz es de un solo color, o para decirlo técnicamente, su luz es monocromática. La luz común contiene todos los colores de la luz visible (es decir, el espectro), que combinados se convierten en blanco. Sin embargo la luz de un láser sólo tienen un color.

Hay láseres de luz no visible, como la infrarroja o ulvtravioleta.

El láser se inventó en 1960 y hoy día existen miles de aplicaciones como en la electrónica, la informática, la ciencia, la medicina y procesos industriales mecanizados como soldaduras o sistemas de corte de metales automáticos y precisos.

Algunas aplicaciones del Láser en la vida cotidiana son:

Medicina: Operaciones sin sangre, tratamientos quirúrgicos, ayudas a la cicatrización de heridas, tratamientos de piedras en el riñon, operaciones de vista, operaciones odontológicas.

Comunicaciones: transmisión de información (computadoras) y señales (televisión) en fibras ópticas.

Industria: Cortado, guiado de maquinaria y robots de fabricación, mediciones de distancias precisas mediante láser.

Defensa: Guiado misiles balísticos, alternativa al Radar.

Ingeniería: Guiado de máquinas en excavación de túneles, diferentes aplicaciones en la topografía como mediciones de distancias a lugares inaccesibles.

Artículos domésticos: impresoras láser, CD, DVD, blu-ray, lectores de código de barras, punteros láser, termómetros.

Tratamientos cosméticos y cirugía estética: Tratamientos de acné, celulitis, estrías, depilació

 

 

Fibra óptica 

La fibra óptica es un medio de transmisión de luz y datos, por eso en los sistemas modernos de transmisión de datos se utiliza la fibra óptica en lugar del cobre.

La fibra óptica es empleada habitualmente en redes de datos. Cada fibra corresponde a un hilo muy fino de material transparente, el que viajan haces de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por dentro de la fibra con un ángulo de que impide que salga de la fibra, sino que viaje rebotando dentro de sus paredes.

El confinamiento de la luz por refracción, el principio de que posibilita la fibra óptica, fue demostrado por Daniel Colladon y Jacques Babinet en París en los comienzos de la década de 1840. 

Los cables de fibras ópticas son manojos de cientos de fibras, y se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia y a altas velocidades.

En 1977 por primera vez se utilizó la fibra óptica para una comunicación telefónica, fue en California, Estados Unidos y 5 años después ese país ya contaba con 80.000 canales de voz para conversaciones telefónicas simultáneas en un tendido de más de 400.000 Km. El gran paso que permitió este desarrollo fue la fabricación de fibras de un material sumamente transparente como el sílice puro. Actualmente su uso es muy variado, desde comunicaciones digitales, pasando por sensores y llegando a usos decorativos, como árboles de Navidad, veladoras y otros elementos de iluminación. Pero donde sin duda la fibra óptica ha permitido un gran avance es en la transmisión de datos y telecomunicaciones. Las comunicaciones de larga distancia vía fibra óptica han desplazado a las satelitales debido a su menor costo y mayor velocidad. Los cables submarinos de fibra óptica son la base de la red mundial de telecomunicaciones, incluyendo a internet.

 

El color

Para entender qué es el color primero tenemos que entender qué es la luz. La luz puede llegar a nuestros ojos directo desde una fuente de luz, como puede ser el sol o una lámpara. Cuando esa luz se refleja o rebota en una superficie de color, algunos de los rayos son absorbidos y otros son reflejados. La combinación de esos diferentes rayos de luz que son reflejados es lo que da al objeto su color. 

Pongamos un ejemplo. Pensemos en la luz que llega a una mesa que tiene un mantel rojo encima. El mantel absorbe todos los rayos de luz visible excepto uno: el rojo. Entonces los rayos rojos son reflejados, llegan a nuestros ojos y es por eso que percibimos el mantel de color rojo. 

Entonces...el color es una sensación que percibimos gracias a la luz y a nuestra visión. Cuando decimos que un objeto tiene determinado color en realidad nos estamos refiriendo a que los rayos de luz que refleja ese objeto son de ese color.

Es por esto que los objetos no tienen siempre el mismo color a lo largo del día. Durante la mañana el pasto puede parecer de un verde más fuerte que en la tardecita. Esto es porque la luz que lo ilumina en la mañana es más fuerte que la de la tardecita y las longitudes de onda de la luz no son iguales. Cuando observamos un color, en ocasiones, nos percatamos de que su tono varía en función de la iluminación. La iluminación cambia el color debido a que el color está en la luz. 

Entonces, sin luz no hay color. Por eso cuando todo está oscuro, no vemos nada...o, mejor dicho, vemos todo negro. En la oscuridad los objetos no tienen color porque no hay luz que los haga reflejar colores. 

 

Reflexión y refracción

La luz viaja a diferentes velocidades dependiendo el medio por el que se propaga. Por ejemplo, en el aire viaja a 299.705 Km/s pero en el agua lo hace a 224.749 Km/s (es decir, un poco más lento). Cuando la luz pasa de un medio a otro sufre un desvío, es decir, cambia de dirección. Esto sólo se produce si el rayo de luz llega en forma oblicua a la superficie de separación de los dos medios. Y la refracción se origina, entonces, cuando cambia la velocidad de propagación de la onda.

Una demostración muy sencilla que podemos hacer en casa para observar esto es sumergir un lápiz en un vaso con agua. ¿Qué vemos? El lápiz parece quebrado. ¿Por qué? Lo que suecede es que los rayos que reflejan al lápiz (y que hacen que nosotros veamos al lápiz) se desvían, dando la sensación de que el lápiz está quebrado. Estos espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, que los científicos llaman “reflexión total”. En este caso, la refracción es tan grande que el rayo no llega a penetrar el segundo medio, sino que rebota nuevamente sobre el medio por el cual venía viajando. En este caso se refleja, y entonces se llama reflexión. Cuando un rayo se refracta al entrar en contacto con otro medio, el ángulo de refracción con el que entra es igual al ángulo en que sale. 

 



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