Ojos que no ven… cámaras que sí

En esta entrega haremos una experiencia muy sencilla con luz infrarroja, pero antes hay algunas cuestiones que debemos saber para que esta actividad resulte, además de un ameno experimento, un disparador de inquietudes.

 

Ideas sobre la luz

La cuestión de si la luz está compuesta por partículas o es un tipo de movimiento ondulatorio ha sido una de las más interesantes en la historia de la ciencia.
Newton, alrededor de 1700, fue el primero en realizar estudios espectroscópicos sobre la luz, observando los colores que se producen cuando ésta pasa a través de un prisma. Propone la teoría corpuscular, es decir, que la luz está compuesta por partículas luminosas.
Por la misma época, Huygens basándose en estudios en los cuales explica la reflexión y la refracción, propone la teoría ondulatoria.

 

La teoría corpuscular de Newton fue aceptada durante todo el siglo XVIII, posiblemente por todo el prestigio que éste había logrado.
Por los años 1800, se observan en la luz los fenómenos de interferencia y difracción, relacionados con ondas y se retoma la idea de la luz como onda.
Actualmente aceptamos que la luz se comporta como onda y como partícula.
Dicho de otra manera, la luz es un ente natural, y según la experiencia que se realice se manifiesta como onda o partícula.

 

Lo que caracteriza a toda onda son su longitud de onda λ y frecuencia ν.
La frecuencia es el número de crestas que pasan por un mismo lugar en el tiempo de un segundo. (Ver Fig. 1)

 

Por 1860, Maxwell, publicó su teoría matemática sobre el electromagnetismo. Dicha teoría predecía la existencia de ondas llamadas "electromagnéticas" que se propagaban a la misma velocidad que la luz y que sólo se diferenciaban entre sí en su frecuencia o lo que es lo mismo en su longitud de onda λ. (porque hay una relación entre ambas, λ.ν = c , c es una constante)
Las ondas de distintas longitud de onda λ, poseen diferentes propiedades y son generadas por procesos físicos diferentes.

 

Las longitudes de onda varían en una amplia gama, desde los rayos X (cuya longitud de onda es menor que la distancia entre los átomos) hasta las ondas de radio (varios kilómetros). Todas estas ondas se desplazan en el vacío, a la velocidad de la luz.

 

La expresión "espectro electromagnético" suena muy técnica, la palabra "espectro" se refiere a toda una gama de longitudes de ondas y la palabra "electromagnético" significa que las ondas de las que hablamos (luz, rayos infrarrojos, radio, etc.) están compuestas de campos vibratorios eléctricos y magnéticos. La gama de longitudes de onda que corresponde a la luz visible se llama espectro visible.

 

Antes de la década del sesenta, la astronomía observacional sólo actuaba con medios ópticos (ondas visibles), utilizando telescopios construidos con lentes de vidrio o espejos reflectantes, y observando con la vista o cámaras muy sensibles.
Pero a fines de los años cincuenta y en los sesenta los astrónomos pudieron detectar casi todo el espectro electromagnético, de modo que en la actualidad, además de la astronomía óptica tenemos la radioastronomía, la astronomía de las microondas, la astronomía del infrarrojo, la del ultravioleta, la de los rayos X e incluso la de los rayos gamma.

 

Resaltamos que la teoría electromagnética de Maxwell, en 1867, predijo la existencia de todas estas ondas, es decir del espectro electromagnético.(Ver Fig. 2 y 3)

 

Es también necesario señalar que la energía en una onda electromagnética es proporcional a su frecuencia. Este hecho explica por qué los llamados rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma son perjudiciales para los seres vivos, pues si miramos la figura correspondiente al espectro electromagnético, apreciaremos que estas radiaciones se encuentran en la zona de mayor frecuencia del mismo. Esto implica que tienen asociada una energía muy alta, la cual puede producir alteraciones en células, e incluso en el ADN.

 

Ahora si, realicemos la actividad

 

Elementos:

un control remoto cualquiera que esté funcionando (por ejemplo, del televisor), y una cámara web conectada a una computadora.

 

Procedimiento:

Mientras observamos el frente del control remoto, presionemos algún botón del mismo (cualquiera).
¿Vemos algo?. La respuesta es NO; por más que nos esforcemos, no se ve nada.

 

Ahora encendamos la cámara web para poder ver la imagen en el monitor de la computadora, y otra vez presionemos algún botón del control remoto, apuntando en dirección a la cámara, como muestra la figura 4.

 

Vemos en el monitor una luz o destellos, (dependiendo del modelo del control remoto).
Lo que ocurre es que la cámara web, además de captar la luz visible, también capta parte del infrarrojo que el ojo humano no puede detectar!.

 

Si consideramos, además, que todo cuerpo que está a una temperatura mayor que cero (absoluto) emite radiación infrarroja, podríamos pensar que esta radiación también puede ser captada por la cámara.
Ahora calentemos un trozo de alambre en la hornalla, tomando la precaución de sujetarlo con una pinza u otro elemento para evitar quemarnos. Una vez que el alambre esté caliente lo colocamos frente a la cámara, ¿vemos algo distinto en el monitor?
No, la cámara no mostrará "luz" o algo distinto de lo percibido a simple vista como en el caso anterior; sin embargo el alambre está emitiendo radiación infrarroja, pero la cámara no lo detecta porque esta radiación es de una longitud de onda mayor. La cámara como nuestro ojo también tiene una "visión" acotada en longitud de onda.
Más aún, no existe un sensor (cámara, ojo, antena, etc.) capaz de captar radiación en TODAS las longitudes de onda del espectro electromagnético.

 

Autor: Lorena Báez